Слънчев тракер. Устройство за проследяване на слънце Домашно устройство за проследяване на слънце

Като начало вероятно си струва да кажете какво се има предвид под соларен тракер в тази статия. Накратко, устройството представлява подвижна стойка за соларен панел, така че в нашите умерени географски ширини панелът събира достатъчно количество светлина, променяйки позицията си следвайки слънцето.

В този случай прототипът на соларния тракер е сглобен с помощта на Arduino. За завъртане на платформата в хоризонтална и вертикална ос се използват сервоприводи, чийто ъгъл на въртене зависи от силата на падащата светлина върху фоторезисторите. Като тяло се използва любимият на всички съветски комплект метални конструкции.

Струва си да се отбележи, че всичко това беше направено като курсов проект, така че не си направих труда да закупя и монтирам самия слънчев панел и батерията, тъй като тяхното присъствие не е свързано с работата на тракера. В оправдание мога да кажа, че възможностите на съветския метален конструктор са огромни, така че прикрепянето на малък слънчев панел към него за зареждане на телефона ви няма да бъде особено трудно, ако възникне такова желание.

И така, какво е използвано по време на сглобяването:

Arduino MEGA 2560 R3
Серво задвижване Tower SG90 - 2x
Фоторезистор MLG4416 (90mW; 5-10kOhm/1.0MOhm) - 4x
Пиезоелектрически звънец KPR-G1750
Метален конструктор
Изходен резистор 10 kOhm; 0,25W; 5% - 4 пъти
Печатен макет, корпус, свързващи кабели

Mega беше използван единствено защото беше в килера по времето, когато темата на проекта беше одобрена; ако вземем предвид закупуването на всички елементи от нулата, тогава в този случай Uno би било достатъчно, но, разбира се, би било по-евтино.

Необходим беше оратор, който внезапно се озова в списъка, за да се засили високотехнологичният ефект. Факт е, че сервосистемите могат да се въртят само на 180 градуса и нямаме нужда от повече, като се има предвид, че следим слънцето. Но при тестване на работата на проекта, когато не можете да следвате слънцето през двете минути на демонстрацията, се оказа, че би било хубаво да сигнализирате в кой момент трябва да спрете да размахвате фенерчето, защото сервото има стигна до мъртвата зона. Ето защо беше добавено горното обаждане.

И така, нека започнем да сглобяваме тракера. Като начало ще разделим предстоящия обхват на работа на условни четири етапа: сглобяване на стойка за слънчеви панели и закрепване на серво, закрепване на фоточувствителни елементи към сглобената структура, запояване и писане на код за Arduino.

Първа фигура: дизайн

Чрез интензивно търсене бяха открити няколко примера за дизайн на такива устройства. Две получиха най-голямо внимание:

www.youtube.com/watch?v=SvKp3V9NHZY– победителят в категорията „Доставка на материали“ загуби в надеждността и практичността на устройството: дизайнът е директна връзка на две сервосистеми.
www.instructables.com/id/Simple-Dual-Axis-Solar-Tracker - всъщност тук е взета основната идея на моя дизайн, с изключение на материала и общия вид на въртящия се корпус.

Сглобяването му от метален комплект беше изпълнено с определени трудности: трябваше да използваме бормашина, за да настроим отворите за свързване на сервомоторите, а също и да ги залепим здраво към платформите в две равнини. Какво се случи е показано във видеото по-долу.

Фигура две: схема

Основната задача на закрепването на фоторезисторите дори не беше тяхното свързване, а да се осигури разделяне на светлината за всеки от четирите елемента. Ясно е, че е невъзможно да ги оставим без никакви дялове, тъй като тогава стойностите, получени от фоторезисторите, ще бъдат приблизително еднакви и въртенето няма да работи. Тук, за съжаление, възможностите на комплекта метална конструкция бяха подведени, главно поради наличието на дупки във всички части. Не беше възможно да се намери подходяща метална част, така че моят соларен тракер се сдоби с иновативна преграда, изработена от картон. Въпреки доста опърпания си вид, той си служи идеално.

Фоторезисторите са прикрепени към тялото доста надеждно, единственото нещо, с което би си струвало да се работи, е точността на тяхното местоположение върху платформата: сега те не изглеждат достатъчно перпендикулярно, което може да разочарова перфекционистите и леко да развали точността на въртене.

Малък дизайн на схемата: свързването на фоточувствителни елементи се извършва с помощта на верига на делител на напрежение, което изисква изходните резистори, посочени в списъка с елементи. Всички фоторезистори са запоени към общ щифт, свързан към петволтовия изход на мощност на Arduino. За удобство и естетика краката на фоторезисторите са запоени към контактите на два трижилни изолирани проводника (единият контакт остана неизползван и скрит). Всички подробности за веригата могат да се видят на диаграмата по-долу.

Фигура трета: запояване

Няма смисъл да описвам каквото и да било подробно тук, така че просто прикачвам снимка на използваните материали и получения бредборд.

Фигура четири: с нов код!

Общият работен алгоритъм е да се обработват данни от фоторезистори с помощта на ADC. Имаме 4 елемента, тоест 4 четения, намерете средното четене от лявата страна ((горе вляво + долно ляво) / 2), по същия начин от дясната, горната и долната страна. Ако разликата в големината между лявата и дясната страна е по-голяма от прага, тогава се завъртаме към страната с по-голяма средна стойност. Същото за горната и долната част. Специални бонуси в кода: можете ръчно да зададете чувствителността на реакцията и максималния и минималния ъгъл в две равнини. Списъкът с работни кодове е по-долу.

Код

#включи Серво хоризонтално; int servoh = 90; int servohLimitHigh = 180; int servohLimitLow = 0; Серво вертикално; int servov = 45; int servovLimitHigh = 180; int servovLimitLow = 0; int ldrlt = A2; //LDR горе вляво - ДОЛНО ВЛЯВО int ldrrt = A3; //LDR горе вдясно - ДОЛУ ВДЯСНО int ldrld = A1; //LDR долу вляво - ГОРЕ ВЛЯВО int lldrrd = A0; //ldr down rigt - ГОРЕ ДЯСНО int buzz_pin = 10; int buzz_tone = 20; int tol = 50; void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(buzz_pin, OUTPUT); horizontal.attach(31); vertical.attach(30); horizontal.write(servoh); vertical.write(servov); ) void цикъл () ( int lt = analogRead(ldrlt); // горе вляво int rt = analogRead(ldrrt); // горе вдясно int ld = analogRead(ldrld); // долу вляво int rd = analogRead(ldrrd); // надолу rigt int avt = (lt + rt) / 2; // средна стойност top int avd = (ld + rd) / 2; // средна стойност надолу int avl = (lt + ld) / 2; // средна стойност отляво int avr = (rt + rd) / 2; // средна стойност right int dvert = abs(avt - avd); // проверка на разликата нагоре и надолу int dhoriz = abs(avl - avr); // проверка на разликата на ляво и дясно Serial.print("avt: "); Serial.print(avt); Serial.print(" "); Serial.print("avd: "); Serial.print(avd); Serial.print(" "); Serial.print("avl: "); Serial.print(avl); Serial.print(" "); Serial.print("avr: "); Serial.println(avr); Serial.print(" h: "); Serial.print(servoh); Serial.print(" "); Serial.print("v: "); Serial.print(servov); Serial.print(" "); if (dhoriz > tol) ( if (avl > avr) ( if (servoh - 1 >= servohLimitLow) servoh--; else beep(150); ) else if (avl< avr) { if (servoh + 1 <= servohLimitHigh) servoh++; else beep(150); } horizontal.write(servoh); } if (dvert >tol) ( if (avt > avd) ( if (servov + 1<= servovLimitHigh) servov++; else beep(100); } else if (avt < avd) { if (servov - 1 >= servovLimitLow) сервов--; иначе звуков сигнал (100); ) vertical.write(servov); ) ) анулиран звуков сигнал (unsigned char delayms)( analogWrite(buzz_pin, buzz_tone); delay(layms); analogWrite(buzz_pin, 0); delay(delayms); )

Резултат от работата

Заключение - какво бих променил в проекта сега?

Подобряване на работния алгоритъм: зависимост на степента на въртене от разликата в стойностите, получени от фоторезистори, т.е. въртене с няколко градуса наведнъж.
Идеален перпендикулярен монтаж на фоторезистори към платформата.
Bluetooth за липсата на кабели, разбира се, е добра идея, но ще изисква значителни модификации на дизайна и закупуването на втори arduino.
Използването на сервомеханизми с метални зъбни колела (надеждността и по-уверените завои няма да навредят, особено ако добавите слънчев панел към конструкцията и го използвате по предназначение).

Досега, когато работехме със слънчеви панели, се задоволявахме с общата дисперсия на слънчевата светлина. Вярно е, че са взети предвид някои сезонни промени, както и времето на деня (ориентация в посока изток-запад). Слънчевите панели обаче остават повече или по-малко фиксирани в работната си позиция, след като бъдат открити. В някои случаи дори не придадохме голямо значение на това, грубо насочвайки батерията по посока на слънцето.

От опит обаче е известно, че слънчевите клетки генерират максимална енергия само когато са разположени точно перпендикулярно на посоката на слънчевите лъчи, а това може да се случи само веднъж на ден. През останалото време ефективността на слънчевите клетки е под 10%.

Да предположим, че сте успели да проследите позицията на слънцето в небето? С други думи, какво ще се случи, ако завъртите слънчевия панел през деня, така че винаги да сочи директно към слънцето? Само чрез промяна на този параметър ще увеличите общата продукция от слънчевите клетки с приблизително 40%, което е почти половината от произведената енергия. Това означава, че 4 часа полезен слънчев интензитет автоматично се превръщат в почти 6 ч. Наблюдението на слънцето не е никак трудно.

Проследяващото устройство се състои от две части. Единият от тях комбинира механизъм, който задвижва приемника на слънчевата радиация, другият - електронна схема, която управлява този механизъм.

Разработени са редица методи за слънчево проследяване. Един от тях се основава на монтиране на слънчеви клетки върху държач, успореден на полярната ос 11. Може би сте чували за подобни устройства, наречени екваториални системи за проследяване. Това е популярен термин, използван от астрономите.

Благодарение на въртенето на Земята ни се струва, че Слънцето се движи по небето. Ако вземем предвид това въртене на Земята, Слънцето, образно казано, би „спряло“. Екваториалната система за проследяване работи по подобен начин. Има въртяща се ос, успоредна на полярната ос на Земята.

Ако прикрепите слънчеви клетки към него и ги завъртите напред-назад, получавате имитация на въртенето на Земята (фиг. 1).

Ъгълът на наклон на оста (полярният ъгъл) се определя от географското местоположение и съответства на географската ширина на мястото, където е монтирано устройството. Да приемем, че живеете в район, съответстващ на 40° с.ш. w. След това оста на проследяващото устройство ще бъде завъртяна под ъгъл 40° спрямо хоризонта (на Северния полюс е перпендикулярна на повърхността на Земята, фиг. 2).

Завъртането на слънчевите клетки на изток или запад около тази наклонена ос ще симулира движението на слънцето по небето. Ако въртим слънчевите клетки с ъгловата скорост на въртене на Земята, можем напълно да „спрем“ Слънцето.

Това въртене се извършва от механична следваща система. За да завъртите слънчевите клетки около ос, е необходим двигател. Във всеки момент от ежедневното движение на слънцето равнината на слънчевите панели вече ще бъде перпендикулярна на посоката на слънчевите лъчи.

Електронната част на проследяващото устройство предоставя на задвижващия механизъм информация за позицията на Слънцето. По електронна команда панелът се монтира в желаната посока. Веднага щом слънцето се премести на запад, електронният контролер ще стартира електродвигателя, докато отново се възстанови желаната посока на панела към слънцето.

Новото в нашето проследяващо устройство се състои не само в ориентацията на слънчевите клетки към слънцето, но и във факта, че те захранват контролния електронен „мозък“. Това се постига чрез уникална комбинация от дизайн и електрически характеристики на устройството.

Нека първо разгледаме конструктивните характеристики на устройството, като се позоваваме на фиг. 3. Слънчевата батерия се състои от два панела, съдържащи по три елемента, свързани последователно и разположени върху равнините на прозрачен пластмасов корпус. Панелите са свързани паралелно.

Тези панели са монтирани под прав ъгъл един спрямо друг. В резултат на това поне един от модулите ще бъде постоянно осветен от слънцето (при спазване на ограниченията, разгледани по-долу).

Първо, разгледайте случая, когато цялото устройство е разположено така, че ъглополовящата на ъгъла, образуван от панелите, е насочена точно към слънцето. В този случай всеки панел е наклонен под ъгъл 45° спрямо слънцето (фиг. 4) и генерира електрическа енергия.

Ако завъртите устройството на 45° надясно, десният панел ще заеме успоредна позиция, а левият ще бъде перпендикулярен на слънчевите лъчи. Сега само левият панел генерира енергия, десният е неактивен.

Нека завъртим устройството на още 45°. Светлината продължава да пада върху левия панел, но под ъгъл от 45°. Както и преди, дясната страна не е осветена и следователно не генерира никаква мощност.

Можете да повторите подобно завъртане от лявата страна, докато десният панел ще генерира енергия, а левият ще бъде неактивен. Във всеки случай поне една батерия генерира електричество. Тъй като панелите са свързани паралелно, устройството винаги ще генерира електричество. По време на нашия експеримент модулът се завъртя на 180°.

По този начин, ако определено устройство е фиксирано така, че съединението на панелите да е насочено към обедното слънце, изходът на слънчевата батерия винаги ще генерира електрическо напрежение, независимо от позицията на слънцето в небето. От зори до здрач част от устройството ще бъде осветена от слънцето. Чудесно, но защо е всичко това? Сега ще разберете.

За да следва движението на слънцето по небето, електронната управляваща верига трябва да изпълнява две функции. На първо място, тя трябва да реши дали изобщо има нужда от наблюдение. Няма смисъл да се хаби енергия за работа на електрически мотор, ако няма достатъчно слънчева светлина, като мъгла или облачна покривка. Това е целта, за която основно е необходимо описаното по-горе устройство!

За да разберем принципа на неговата работа, нека се обърнем към електронната схема, показана на фиг. 3. Нека първо се съсредоточим върху релето RL 1. За да опростим по-нататъшната дискусия, приемете, че транзистор Q1 е в насищане (провежда ток), а транзистор Q2 не присъства.

Релето RL 1 е елемент от веригата, който реагира на протичащия през него ток. Релето съдържа телена намотка, в която енергията на електрическия ток се преобразува в енергията на магнитното поле. Силата на полето е право пропорционална на тока, протичащ през намотката.

С увеличаването на тока идва момент, в който силата на полето се увеличава толкова много, че арматурата на релето се привлича към сърцевината на намотката и контактите на релето се затварят. Този момент съответства на така наречения праг на реакция на релето.

Сега е ясно защо релето се използва при измерване на праговия интензитет на слънчевата радиация с помощта на слънчеви клетки. Както си спомняте, токът на слънчевата клетка зависи от интензитета на светлината. В нашата верига всъщност има два слънчеви панела, свързани към релето, и докато не генерират ток, надвишаващ работния праг, релето не се включва. По този начин количеството падаща светлина определя прага на реакция.

Ако токът е малко по-малък от минималната стойност, веригата не работи. Релето и слънчевата батерия са избрани така, че релето да се активира, когато интензитетът на светлината достигне 60% от максималната стойност.

Така се решава първата задача на системата за проследяване - определяне нивото на интензивност на слънчевата радиация. Затворените контакти на релето включват електродвигателя и системата започва да търси ориентация към слънцето.

Сега стигаме до следващата задача, а именно намирането на точната ориентация на слънчевата батерия спрямо слънцето. За да направите това, нека се върнем към транзисторите Q1 и Q2.

В колекторната верига на транзистора Q1 има реле. За да включите релето, трябва да свържете накъсо транзистора Q1. Резистор R1 задава тока на отклонение, който включва транзистора Q1.

Транзисторът Q2 представлява фототранзистор, чиято базова област е осветена със светлина (при конвенционалните транзистори към основата се прилага електрически сигнал). Колекторният ток на фототранзистора е право пропорционален на интензитета на светлината.

Резистор R1, в допълнение към настройката на тока на отклонение на транзистора Q1, също се използва като товар за транзистора Q2. Когато основата на транзистора Q2 не е осветена от светлина, няма колекторен ток и целият ток през резистора R1 протича през основата, насищайки транзистора Q1.

С увеличаване на осветеността на фототранзистора започва да тече колекторен ток, който протича само през резистора R1. Според закона на Ом увеличаването на тока през постоянен резистор /?1 води до увеличаване на пада на напрежението върху него. По този начин напрежението на колектора на Q2 също се променя.

Когато това напрежение падне под 0,7 V, ще настъпи предвиденото явление: Q1 ще загуби отклонение поради факта, че изисква поне 0,7 V, за да протече базов ток. Транзисторът Q1 ще спре да провежда ток, релето RL1 ще се изключи и контактите му ще се отворят.

Този режим на работа ще възникне само когато транзистор Q2 е насочен директно към слънцето. В този случай търсенето на точна ориентация към слънцето спира поради отварянето на веригата на захранване на двигателя от контактите на релето. Сега слънчевият панел е директно насочен към слънцето.

Когато слънцето напусне зрителното поле на транзистора Q2, транзисторът

Q1 включва релето и механизмът започва да се движи отново. И слънцето се намира отново. Търсенето се повтаря многократно, докато слънцето се движи по небето през деня.

Вечер интензивността на светлината намалява. Соларният панел вече не може да генерира достатъчно енергия за захранване на електронната система и контактите на релето се отварят за последен път. Рано на следващата сутрин слънцето осветява обърнатата на изток батерия на системата за проследяване и работата на веригата започва отново.

По подобен начин контактите на релето се отварят, ако осветлението намалее поради лошо време. Да приемем например, че сутринта времето е хубаво и системата за проследяване започва да работи. По обяд обаче небето започна да става мрачно и намаляването на осветеността накара системата за проследяване да спре да работи, докато небето се изясни отново следобед и може би на следващия ден. Когато това се случи, системата за проследяване винаги е готова да поднови работата си.

Създаването на проследяващо устройство е доста просто, тъй като значителна част от частите са направени от органично стъкло.

Много важен момент обаче е съгласуването на характеристиките на соларните панели и релетата. Необходимо е да се изберат елементи, които генерират ток от 80 mA при максимална интензивност на слънчевата радиация. Изборът може да се извърши чрез тестване. Открих, че полумесечните клетки произвеждат среден ток от около 80 mA. Затова от всички видове елементи, които се продават, аз използвах тези елементи за моето устройство.

И двата слънчеви панела са подобни по дизайн. Всеки съдържа три елемента, които са свързани последователно и са закрепени върху плочи от плексиглас с размери 10x10 cm2. Елементите ще бъдат постоянно изложени на околната среда, така че е необходимо да се предвидят мерки за защита за тях.

Би било хубаво да направите следното. Поставете завършената батерия върху плоча от плексиглас, поставена върху плоска метална повърхност. Покрийте горната част на батерията с относително дебел (0,05-0,1 mm) слой Mylar филм. Загрейте добре получената структура с горелка, така че пластмасовите части да се стопят и споят заедно.

Бъдете внимателни, когато правите това. Ако поставите плочата от плексиглас върху повърхност, която не е достатъчно плоска, или я прегреете, тя може да се изкриви. Всичко трябва да е подобно на приготвянето на сандвич със сирене на скара.

Когато приключите, проверете дали уплътнението е здраво, особено около краищата на слънчевите клетки. Може да се наложи леко да нагънете краищата на Dacron, докато е още горещ.

След като панелите се охладят достатъчно, ги залепете заедно, както е показано на фиг. 5 и ги свържете паралелно. Не забравяйте да запоите проводниците към батериите, преди да сглобите устройството.

Следващият важен елемент от дизайна е релето. На практика релето е намотка, навита около малък рид контакт.

Намотката на релето се състои от 420 навивки от емайлирана медна жица № 36, навита около рамка, достатъчно малка, за да пасне на рид контакта със смущения. Използвах сламка за коктейл като рамка. Ако докоснете краищата на сламката с горещо острие на ножа, ще се образуват рамкови бузи, които предпазват намотката от изплъзване по ръбовете. Общото съпротивление на намотката трябва да бъде 20-30 ома. Поставете тръстиковия превключвател в рамката и го закрепете с капка лепило.

След това свържете транзистора Q1 и резистора R1 към релето. Без да свързвате транзистор Q2, подайте захранване от слънчевите клетки и проверете работата на веригата.

Ако всичко работи правилно, релето трябва да се активира, когато интензитетът на слънчевата светлина е около 60% от пълния интензитет. За да направите това, можете просто да покриете 40% от повърхността на слънчевите клетки с непрозрачен материал, като например картон.

В зависимост от качеството на рийд превключвателя, може да има някои отклонения от идеалната стойност. Приемливо е да стартирате релето при интензитет на светлината 50-75% от максималната възможна стойност. От друга страна, ако не отговаряте на тези ограничения, трябва да промените или броя на завъртанията на намотката на релето, или тока на соларния панел.

Броят на завъртанията на намотката на релето трябва да се променя в съответствие със следното правило. Ако релето работи по-рано, броят на завъртанията трябва да бъде намален, ако по-късно, трябва да се увеличи. Ако искате да експериментирате с промяна на тока на слънчевия панел, свържете към него шунтиращ резистор.

Сега свържете фототранзистор Q2 към веригата. Той трябва да бъде поставен в светлоустойчив корпус, в противен случай няма да работи правилно. За да направите това, вземете медна или алуминиева тръба с дължина около 2,5 см и диаметър, съответстващ на диаметъра на корпуса на транзистора.

Единият край на тръбата трябва да бъде сплескан, така че да остане празнина с ширина 0,8 mm. Прикрепете тръбата към транзистора. Готовата управляваща верига, съдържаща елементи Q1, Q2, R1 и RL 1, се запълва с течна гума за целите на уплътняването.

От устройството се извеждат четири задвижвания: две от релейни контакти, две от слънчеви панели. За да излеете течна гума, използвайте форма, изработена от плътна хартия (например пощенска картичка). За да го направите, увийте лист хартия около молив и го закрепете така, че да не се разгъне.След като слоят полимер изсъхне около диаграмата, отстранете хартиената форма.

Устройството за проследяване е доста лесно за работа. Първо сглобете прост механизъм за проследяване.

Монтирайте батерията си върху въртяща се ос. Можете да монтирате батерията върху подходяща рамка, след което да прикрепите рамката към тръбата с помощта на триещи или ролкови лагери. След това монтирайте двигател с редуктор, за да завъртите рамката около оста си. Това може да стане по много начини.

От фигурата можете да видите, че това е проста верига за превключване на полярността.Когато се подаде захранване, електрическият мотор започва да се върти. Посоката на неговото въртене зависи от полярността на източника на захранване.

В момента на захранване релето за превключване на полярността RL1 2) не работи, тъй като захранващата верига на неговата намотка е прекъсната от нормално отворени контакти. Електрическият двигател завърта рамката към краен изключвател № 1. Този превключвател е разположен така, че рамката да опира в него само в крайно положение на въртенето си.

Когато този превключвател е затворен, се задейства реле RL 1, което променя полярността на захранващото напрежение към електродвигателя и последният започва да се върти в обратна посока. Въпреки че краен контакт #1 се отваря отново, релето остава включено, тъй като контактите му са затворени.

Когато рамката натисне крайния изключвател № 2, захранващата верига на релето RL 1 се отваря и релето се изключва. Посоката на въртене на мотора се променя отново и проследяването на небето продължава.

Цикълът се прекъсва само от рид релето RL 1 от веригата за наблюдение на слънчевата радиация, което управлява захранващата верига на електродвигателя. Релето RL 1 обаче е слаботоково устройство и не може директно да превключва тока на двигателя. По този начин рид релето превключва спомагателното реле, което управлява електрическия мотор, както е показано на фиг. 6.

Слънчевите панели на системата за проследяване трябва да са разположени близо до ротационния механизъм. Ъгълът на техния наклон трябва да съвпада с ъгъла на наклона на полярната ос, а фугата на батериите трябва да бъде насочена към обедното слънце. Електронният модул е свързан директно към ротационното устройство. Ориентирайте процепа на капака на фототранзистора успоредно на полярната ос. Това отчита сезонните промени в позицията на слънцето над хоризонта.

Списък с части

Q1—2N2222, транзистор

Q2—FPT-100, фототранзистор

R1—1000 Ohm, резистор

RL1 - реле (вижте текста)

6 силициеви соларни клетки, всяка генерираща 80 mA ток

Литература: Byers T. 20 дизайна със слънчеви клетки: Per. от английски - М.: Мир, 1988.

Да предположим, че сте успели да проследите позицията на Слънцето в небето? С други думи, какво ще се случи, ако завъртите слънчевия панел през деня, така че винаги да сочи директно към слънцето? Само чрез промяна на този параметър ще увеличите общата продукция от слънчевите клетки с приблизително 40%, което е почти половината от генерираната енергия. Това означава, че 4 часа полезен слънчев интензитет автоматично се превръщат в почти 6 ч. Наблюдението на слънцето не е никак трудно.

Принцип на действие на проследяващото устройство

Разработени са редица методи за слънчево проследяване. Един от тях се основава на монтиране на соларни клетки върху държач, успореден на полярната ос. Може би сте чували за подобни устройства, наречени екваториални системи за проследяване. Това е популярен термин, използван от астрономите.

Благодарение на въртенето на Земята ни се струва, че Слънцето се движи по небето. Ако вземем предвид това въртене на Земята, Слънцето, образно казано, би „спряло“.

Екваториалната система за проследяване работи по подобен начин. Има въртяща се ос, успоредна на полярната ос на Земята.

Ако прикрепите слънчеви клетки към него и ги завъртите напред-назад, получавате имитация на въртенето на Земята (фиг. 1). Ос, подравнена с оста на въртене на Земята.

Ъгълът на наклон на оста (полярният ъгъл) се определя от географското местоположение и съответства на географската ширина на мястото, където е монтирано устройството. Да приемем, че живеете в район, съответстващ на 40° северна ширина. След това оста на проследяващото устройство ще се завърти под ъгъл 40° спрямо хоризонта (на Северния полюс тя е перпендикулярна на повърхността на Земята (фиг. 2).

Фиг.2

Характеристики на проследяващото устройство

Нека първо разгледаме конструктивните характеристики на устройството, като се позоваваме на фиг. 3.

Фиг.3

Соларната батерия се състои от два панела, съдържащи по три елемента, свързани последователно и разположени върху равнините на прозрачен пластмасов корпус. Панелите са свързани паралелно.

Фиг.4

Чудесно, но защо е всичко това? Сега ще разберете.

Електронна система за следене на слънцето

За да разберем принципа на неговата работа, нека се обърнем към електронната схема, показана на фиг. 3. Първо, нека насочим вниманието си към релето RL1. За да опростим по-нататъшната дискусия, приемете, че транзистор Q1 е в насищане (проводящ ток) и транзистор Q2 не присъства.

Релето RL1 е елемент от веригата, който реагира на протичащия през него ток. Релето съдържа телена намотка, в която енергията на електрическия ток се преобразува в енергията на магнитното поле. Силата на полето е право пропорционална на тока, протичащ през намотката.

В колекторната верига на транзистора Q1 има реле. За да включите релето, трябва да свържете накъсо транзистора Q1. Резисторът /?1 задава тока на отклонение, който отваря транзистора Q1.

С увеличаване на осветеността на фототранзистора започва да тече колекторен ток, който протича само през резистора R1. Съгласно закона на Ом, увеличаването на тока през постоянен резистор R1 води до увеличаване на падането на напрежението върху него. По този начин напрежението на колектора на Q2 също се променя.

Когато слънцето напусне зрителното поле на транзистора Q2, транзисторът

Дизайн

Открих, че полумесечните клетки произвеждат среден ток от около 80 mA. Затова от всички видове елементи, които се продават, аз използвах тези елементи за моето устройство.

Фиг.5

Електронен мозък

Следващият важен елемент от дизайна е релето. На практика релето е намотка, навита около малък рид контакт.

Намотката на релето се състои от 420 навивки от емайлирана медна жица № 36, навита около рамка, достатъчно малка, за да пасне на рид контакта със смущения. Използвах сламка за коктейл като рамка. Ако докоснете краищата на сламката с горещо острие на ножа, ще се образуват рамкови бузи, които предпазват намотката от изплъзване по ръбовете. Импедансът на намотката трябва да бъде 20-30 ома. Поставете тръстиковия превключвател в рамката и го закрепете с капка лепило.

Единият край на тръбата трябва да бъде сплескан, така че да остане празнина с ширина 0,8 mm. Прикрепете тръбата към транзистора.

Готовата верига за управление, съдържаща елементи Q1, Q2, R1 и RL1, се запълва с течна гума за целите на уплътняването.

Работа с апарата

Устройството за проследяване е доста лесно за работа. Първо сглобете прост механизъм за проследяване.

Тъй като релето изпълнява само функции за включване и изключване в електронната схема, е необходимо да има елементи, които превключват напрежението на въртене на електродвигателя. Това изисква крайни изключватели, разположени в крайните позиции на рамката. Те са свързани съгласно схемата, показана на фиг. 6. Краен изключвател № 1 е включен на фиг. 6 е неправилно. За да се осигури правилна работа на веригата, клемите на крайния превключвател трябва да бъдат свързани успоредно на контактите на релето RL1, свързано последователно с релето.

Фиг.6

В момента на захранване релето за превключване на полярността RL1 не работи, тъй като захранващата верига на намотката му е прекъсната от нормално отворени контакти. Електрическият двигател завърта рамката към краен изключвател № 1. Този превключвател е разположен така, че рамката да опира в него само в крайно положение на въртенето си. Авторът обозначава различни релета по същия начин в диаграмите на фигури 3 и 6. За да се избегне объркване в бъдеще, релето RL1 на Фигура 3 се нарича рид реле на системата за проследяване, а неговите контакти на Фигура 6 се наричат рид контакти. Релето RL1 на фиг. 6 е по-мощно от тръстиков превключвател, с три групи превключващи контакти.

Когато този превключвател е затворен, се задейства реле RL1, което променя полярността на захранващото напрежение към електродвигателя и последният започва да се върти в обратна посока. Въпреки че краен контакт #1 се отваря отново, релето остава включено, тъй като контактите му са затворени.

Когато рамката натисне крайния изключвател № 2, захранващата верига на релето RL1 се отваря и релето се изключва. Посоката на въртене на мотора се променя отново и проследяването на небето продължава.

Електронният модул е свързан директно към ротационното устройство. Ориентирайте процепа на капака на фототранзистора успоредно на полярната ос. Това отчита сезонните промени в позицията на слънцето над хоризонта.

В наши дни слънчевите клетки и слънчевите панели често се използват като източници на енергия. Но слънчевите панели произвеждат много повече енергия, когато са насочени директно към слънцето през цялото време, отколкото когато са във фиксирана позиция. За да направите това, имате нужда от соларен тракер - въртящ се механизъм, който променя позицията на слънчевия панел в съответствие с позицията на слънцето.

Този материал е безплатен превод на страницата на Майк Дейвис за създаване на соларен тракер със собствените си ръце. Майк Дейвис разказва.

Можете да направите слънчев тракер със собствените си ръце. Можете също да го направите.

Ето моите слънчеви панели на соларен тракер, за чието производство използвах стар антенен ротатор, който купих за $15.

Ето кутията изпод ротатора на антената. Кутията беше опърпана, но ротаторът вътре все още беше нов и опакован в оригинална пластмаса. Това е стар продукт, базиран на технология от 60-те години на миналия век. Човекът купи уреда нов, но никога не го е използвал. Стоял е в кутия в гаража в продължение на десетилетия, докато собственикът най-накрая решил да се отърве от него и го дал в магазин за стари вещи.

По принцип просто изхвърлих почти цялата електроника в устройството, запазих само това, което беше свързано с моторното задвижване, и прикачих моята система за управление. Това ще бъде разгледано по-подробно по-долу.

Първата стъпка беше да се измисли начин за монтиране на задвижващия мотор и соларния панел. Реших да направя система за проследяване, която е проста, евтина и лесна за разглобяване за транспортиране. Това беше направено предимно от 2x4s дърво и стандартни фитинги, завинтени заедно.

Дизайн на соларен тракер

Това устройство е проектирано да бъде преносимо: лесно за разглобяване и лесно за сглобяване само с няколко инструмента. Ядрото на блока се състои само от пет основни части: северна страна, южна страна, въртящ се модул и две скоби, които да държат всичко заедно.

Преди използване в природата, базовият модул на тракера ще бъде подравнен с оста изток-запад и оста север-юг (с помощта на компас).

Ето снимка на северната страна на соларния тракер. Той е 48 инча широк в основата и 43 1/2 инча висок. Имайте предвид, че тези размери са правилни за използване на 34,6 градуса северна ширина. Ако сте значително по на север или юг, тогава ще трябва да преоразмерите тази част. Повече за това по-долу. Страничната стена е направена от 2x4s, изрязани и залепени заедно. Забележете, че в долната част има два малки крака. Те помагат за нивелиране на устройството при инсталирането му. Пространството между вертикалните 2x4 е равно на дебелината на дървения материал (около 1 1/2 инча).

Ето снимка на южната страна на соларния тракер. Тази страна е 24" широка и 13 1/2" висока. Също така е направен от 2x4s залепени и завинтени. Тази част също има малки крачета за подпомагане на нивелирането на целия модул, когато е монтиран. Тази част вероятно е повече или по-малко универсална и ще работи на различни географски ширини. Отново, празнината между вертикалните 2x4 е равна на дебелината на 2x4 (около 1 1/2 инча).

Хоризонталната скоба 2x4, която свързва долната част на северната страна на соларния тракер с долната част на южната страна, е дълга 48 инча. Побира се между стълбовете и се завинтва през тях. Това също ще трябва да се изчисли за вашата конкретна географска ширина, тъй като разстоянието между северния и южния стълб ще се промени с промяната на ъгъла на оста север-юг.

Беше добавена скоба (парче 1x4), за да поеме по-голямата част от натоварването от въртящия се възел (монтиран върху болтовете, държащи въртящия се възел на място).

Това е сърцето на соларния тракер. Това е задвижващият двигател и въртящият се блок. Моторната антена и свързаните с нея монтажни конструкции са отляво. Едноинчовата стоманена тръба с дължина 4 фута се задвижва от ротатор и ще носи слънчевите панели. Лагерите и закрепващите елементи на конструкцията са разположени от дясната страна. Подробности по-долу.

Показан е близък план на двигателя. Този ротатор на антената е проектиран да се монтира на фиксирана мачта и да върти по-къса мачта с антената, прикрепена към нея. Така че създадох псевдо фиксирана мачта, към която да го прикрепя. Късо парче от 1" тръба в горната част (под жицата) служи като точка за монтиране на ротатора. Късата дължина на тръбата е прикрепена с фланец, който от своя страна е завинтен към квадратно парче дърво с размери 3 1/2 x 3 1/2 инча, завинтено към парче 2x4 дървен материал с дължина 12 инча. Това 2x4 се движи между северните странични стълбове и се държи на място с болтове.

Ето близък план на лагера в долния край на дългата 4 фута тръба, която носи слънчевите панели. Преходът се извършва с помощта на фланци.

Първият път, когато сглобих устройството, захванах всички части с големи скоби. След като получих правилния ъгъл на оста, скобите бяха затегнати. След това пробих дупки за дълги болтове, за да свържа всички части заедно.

Трябва да говоря малко за това как определих ъгъла на оста север-юг (въртене на тракера). Устройството трябва да бъде съобразено с географската ширина на района, където ще се използва. Не съм го направил регулируем. Това ще бъде правилният ъгъл през пролетта и есента, когато обикновено съм в имота си. Тя ще бъде малко прекалено висока през лятото и малко ниска през зимата. Слънчевите панели обаче ще осигурят значително повече енергия, отколкото когато са фиксирани.

Ъгълът на оста на въртене спрямо земята се задава според географската ширина на мястото, където ще се използва соларният тракер. Помислете за това по този начин. Ако се използва на екватора, където географската ширина е 0, ъгълът спрямо земята ще бъде 0, така че оста ще бъде хоризонтална. Когато се използва на един от полюсите, 90 или -90 градуса ширина, ъгълът спрямо земята ще бъде вертикален. От това следва, че правилният ъгъл винаги съответства на географската ширина на мястото, където ще се използва тракерът. Моето парче земя е около 34,6 градуса северна ширина, така че това е ъгълът, който използвах.

Така че вашият ъгъл може да е различен, но също и размерите на вашата основна структура. Размерите на основата зависят от използвания ъгъл. Трябва да се изчисли както височината на вашата северна и южна страна, така и разстоянието между южната и северната страна.

Могат лесно да се създадат регулируеми версии на дизайна, позволяващи по-нисък ъгъл през лятото и по-висок ъгъл през зимата. Засега обаче ще оставя това като упражнение за читателя, доволен съм от това, което е засега.

Ето още една снимка на инсталираната ротационна глава.

Тази снимка показва как долният край на лагера на задвижващата тръба се вписва в южната странична рамка и се държи на място с болтове. Другият край е прикрепен към северната страна. Долният край на диагоналната скоба също се вижда.

Ето близък план на това как лагерът е прикрепен с помощта на фитинги.

Тази снимка показва една от алуминиевите рамки, които държат слънчевите панели на тракера. Изработен е от ъглов алуминий, съдържа 100 W панел и има вътрешни размери 47 1/8 на 21 1/2 инча. По принцип той е малко по-голям от външните размери на слънчевия панел. Панелът се държи на място с винтове, които минават през рамките и в страните на панела.

Можете да видите разрезите в рамката за монтаж на тракерната тръба.

Тази снимка показва как рамката е съединена в ъглите (възможно е и заваряване на ъглите).

Ето близък план на разрезите в рамката за монтиране на тракера върху тръбата. Вдлъбнатините са със същата дълбочина като скобите, използвани за монтаж.

Ето близък план на това как се използват скобите за закрепване на рамката към тръбата на тракера. Скобата наистина закрепва рамката към тръбата доста здраво. Бях изненадан колко добре работи.

По време на първото вътрешно тестване монтирах само един соларен панел надлъжно по цялата задвижваща тръба (в крайната версия трябваше да монтирам два панела). Ако имате или имате нужда само от една батерия, това е начинът да я инсталирате.

Тази снимка показва две алуминиеви рамки, закрепени към задвижваща тръба.

Тази снимка показва два слънчеви панела на тракера. Винтовете държат батериите на място, така че вятърът да не може да ги издуха от рамките.

Горният панел е търговски, купих този 100W модул, защото получих наистина голяма отстъпка за него. Долният панел е един от моите домашни слънчеви панели от 60 вата. Последвайте връзката, за да видите как ги правя.

160 вата може да не звучат много, но нуждата ми от енергия е минимална. Тракерът и моят домашен вятърен генератор се допълват, батериите ми остават заредени и имам достатъчно електричество.

Тази снимка показва тръбата за противотежест. Това е парче едноинчова стоманена тръба с дължина 30 инча. Той се завинтва в ъгъла в горния край на блока на двигателя. Една тръба е повече противотежест, отколкото е необходимо за един панел. За двата панела добавих стоманен Т-образен фитинг в края на тръбата. Ротаторът на антената е проектиран да се движи по балансиран начин спрямо вертикалната мачта. Противотежестта намалява въртящия момент, който двигателят трябва да осигури, за да премести панели, окачени почти хоризонтално спрямо мачтата. Вашите панели вероятно тежат различно и изискват различно разположение на противотежестта. Експериментирайте с различни дължини на тръбите и/или допълнителни фитинги, за да получите баланса възможно най-близо до идеалния и да предотвратите претоварване на двигателя или скоростите.

За да продължите, щракнете върху бутона с цифрата 2

Блок за управление на соларен тракер

Ето оригиналната електрическа схема на ротатора на антената. Всичко е абсолютно електромеханично. Много стара школа, почти примитивна. От друга страна, той все още работи след десетилетия на съхранение. Една от характеристиките на това старо устройство е, че моторът, който върти главите, работи на 24 VAC. Това затрудни проектирането на нова система за контрол. Търсих начини да модифицирам или автоматизирам оригиналния блок за управление, но не можах да разбера как да го накарам да работи. Затова се отказах от намерението да използвам старото управление, разглобих го на части и започнах да проектирам ново.

Не успях да използвам много от тези части. Всъщност се използва ротаторната глава. Но от контролния блок запазих само трансформатора от 120V на 24V (#110) и кондензатора на двигателя (#107).

Ето схемата на електронния контролер, която измислих след няколко теста. Диаграма в пълен размер тук. Дизайнът е базиран на MBED, платформа за бързо създаване на прототипи. Модулът MBED може да се програмира на C с помощта на онлайн IDE. MBED е доста мощен и има много IO възможности. Наистина е прекалено много за този проект, но бях запознат с MBED, тъй като съм ги използвал в проекти по време на работа. Можете лесно да го замените с Arduino, Raspberry Pi или друг, за да направите същото.

Сърцето на схемата е MBED. Той чете стойността на напрежението (използвайки своите два аналогови входа) от два малки слънчеви панела, монтирани под прав ъгъл един спрямо друг. Моторът на ротатора на антената се движи така, че да поддържа напрежението от двата слънчеви панела почти еднакво, като ги държи насочени към слънцето.

Моторът се захранва чрез затваряне на релето и включване на AC инвертора. Посоката на въртене на двигателя се контролира от друго реле. Използвах 40A автомобилни релета, защото са евтини, налични навсякъде и вече имах няколко под ръка. Релето се управлява от силови транзистори TIP120 Darlington, управлявани от изходни линии от MBED. Добавени са два бутона за ръчно преместване на двигателя по време на тестване и за отстраняване на неизправности. Натискането на PB1 премества двигателя на запад. Едновременното натискане на PB1 и PB2 премества двигателя на изток.

Два крайни изключвателя са свързани към входните линии MBED. Движението започва в указаната посока само ако крайният изключвател е затворен. Движението се спира чрез прекъсвания, ако крайните изключватели са отворени.

Регулаторът LM7809 с +9V осигурява стабилно захранване на MBED от 12V източник. MBED е базиран на 3.3 логика и има вграден регулатор и 3.3 изходни линии, резистори се използват за съвпадение.

Списък на частите на блока за управление на слънчевия тракер

C3 – NPO (взето от оригиналната контролна кутия)

D1-D2 – 1N4001 или подобни диоди

ECell-WCell – тънкослойни слънчеви клетки от меден индиев селенид (CIS).

Бавен предпазител F1 – 2A

IC1 – LM7809 + 9V регулатор на напрежение

IC2 – NXP LPC1768 MBED

K1-K2 – 40A SPDT Bosch Automotive тип реле

LS1-LS2 – NC превключвател с бърз контакт (вижте по-долу)

PB1-PB2 – бутон за бърз контакт NO

Q1-Q2 – TIP120 NPN Darlington мощен транзистор

R1-R6 – резистори 1k 1/8 W

R7-R8 – 10K Trimpots

T1 – 120VAC към 24VAC 2A понижаващ трансформатор

AC инвертор – 200-250W 12V DC към 120V AC инвертор

Кодът (софтуерът) за този проект може да бъде намерен на http://mbed.org/users/omegageek64/code/suntracker/. Това е доста проста програма. Както казах по-горе, MBED е пресилен за този проект. Въпреки това, неговият неизползван потенциал може да позволи добавянето на нови функции в бъдеще (може да се добави втора моторизирана ос, може да се добави контрол на заряда и температурна компенсация).

Електрониката на контролната кутия се помещава в стара кутия за амуниции, която взех от магазин за втора употреба за $ 5. Това е перфектният корпус, здрав, устойчив на атмосферни влияния и просторен. Съдържа две автомобилни релета от 40 A, инвертор, понижаващ трансформатор 120 V/24 V, макетна платка, съдържаща логика на задвижване, държач за предпазител и клемни блокове за окабеляване.

Тази снимка е направена на много ранен етап от проекта за соларен тракер с ранна версия на електрониката върху нея. Малкият 100W инвертор, показан на снимката, по-късно беше заменен с по-надежден. Малкият инвертор работеше, но си мислех, че това е слабото място. Така че купих голям на 250W. Тогава двигателят се движи по-бързо и по-плавно и не се чуват странни звуци, сякаш от умиращо животно.

Тук започнах да инсталирам електрониката в кутията за амуниции. Монтирани са релето, трансформаторът, клеморедът и една от клеморедите.

Въпреки че електрониката на слънчевия тракер изглежда е последното нещо, за което трябва да се говори на тази уеб страница, те всъщност бяха едно от първите неща, върху които започнах да работя, след като закупих ротатора на антената. Електрониката премина през няколко различни версии, преди да се спра на окончателния дизайн.

Ето изглед на вътрешността на кутията за амуниции с цялата инсталирана електроника. Бяло оформление с цялата логика в горния десен ъгъл. Дългият черен правоъгълник е инверторът. Макетната платка и инверторът се държат на място с индустриално устойчиво велкро.

Ако се вгледате ще видите, че USB кабелът е свързан към MBED модула на платката и отива към моя нетбук, едва се вижда в горната част на снимката. Тази снимка е направена по време на програмиране/тестване/настройка на задвижващата електроника.

Ето близък план на дъската с „мозъците“ на системата върху нея. Компютърният модул MBED е вдясно. Вляво от MBED има два тримпота за регулиране на сигнали от сензорната глава. Под тях са силови транзистори за управление на релето. По-нататък вляво има бутони за ръчна корекция (натиснете за ръчно преместване на тракера). Най-вляво има регулатор на напрежение 9V.

Оформлението е временно. Впоследствие ще направя правилната печатна платка и ще я инсталирам.

Сензорната глава се състои от две малки тънкослойни слънчеви клетки от меден индиев селенид (CIS) от същия тип, който използвах в моята домашна сгъваема 15W слънчева клетка. Имам няколко от тези артикули, останали неизползвани.

Две малки слънчеви клетки са монтирани на 90 градуса една спрямо друга. Идеята беше, че когато един или друг елемент получи повече слънце, слънчевият тракер ще се движи, докато светлината се изравни.

Тук е показан изглед на завършената сензорна глава за слънчево проследяване. Той е монтиран на късо парче алуминиева тръба, което от своя страна ще бъде монтирано на задвижващия механизъм на проследяващата тръба. Показах някои размери за тези, които винаги ме молят да ги включа. Сензорната глава е закрепена със скоба.

Ето изглед на сензорната глава, прикрепена към соларния тракер. Монтира се на тръба, излизаща от горната част на ротатора.

Двата крайни изключвателя са монтирани върху алуминиева ъглова скоба, прикрепена към задвижващата тръба със скоба по същия начин като слънчевите панели.

Ножовете на превключвателя контактуват с дълги контролни винтове, стърчащи от дървената носеща конструкция на задвижващия двигател. Крайните изключватели спират движението на електродвигателя в двата (източния и западния) края на хода. Превключвателите обикновено са затворени и отворени, когато се достигне границата на движение.

Тестване, настройка и финализиране на соларния тракер

Тази снимка е направена по време на сесия за отстраняване на грешки в работилницата ми последния уикенд преди да замина за Аризона. Моят нетбук е свързан към MBED на контролния блок. Батерията е голяма, с дълбок цикъл и осигурява захранване на електрониката и устройството за проследяване (не в рамката).

Друга снимка на тестване и отстраняване на грешки в контролния блок. Сензорът работеше добре в моята работилница.

След това, вече в Аризона, беше открит проблем. Много по-силна естествена слънчева светлина захранва слънчевите клетки на сензора, дори и да са под доста остър ъгъл спрямо слънцето. Това доведе до това, че тракерът не проследяваше слънцето с необходимата точност.

Решение на проблема беше намерено чрез инсталиране на сенник пред слънчевите клетки и използване на черна електрическа лента за покриване на част от слънчевите клетки.

Това е първата версия на панела за затъмнение, парче метал, изрязано от алуминиева кутия за безалкохолни напитки, единственият тънък метален лист, който имах под ръка по това време.

Прототипът на панела за затъмняване работи толкова добре, че панелът за постоянно затъмняване е направен от 1/32 лист алуминий, закупен от магазин за хардуер на следващия ден. Беше направен по-широк, за да осигури по-широка сянка, за да мога да премахна тиксо върху слънчевите клетки.

Панелът за димиране на соларния тракер е монтиран на два винта, които му позволяват да се върти на изток и запад. Това е необходимо за фина настройка на точността на насочване на тракера. С този панел тракерът наистина започна да работи добре.

На снимката можете да видите колко от източния елемент е в сянка. Когато разликата в токовия изход между елементите надвиши определена граница, тракерът ще започне да се движи.

Ето снимка на окончателната версия на затъмняващата стойка с размери.

Панелът за затъмняване работи чудесно. Тази снимка е направена късно през деня и слънчевият тракер е изминал почти целия си път преди залез слънце. Устройството работи много добре. Не мога да бъда по-доволен.

Калибрирането на тракера е доста просто. В ясен ден свържете вашия лаптоп към модула MBED в тракера, отворете приложението, за да видите информацията за MBED. Регулирайте лентата за затъмняване, така че да е центрирана. Ръчно позиционирайте тракера така, че да сочи към Слънцето, след това изключете инвертора, за да попречите на тракера да се движи сам. Регулирайте тримпотите, докато показанията на изток и запад са приблизително еднакви. Приближете ги възможно най-близо. Направете го доста бързо, защото слънцето се движи. Винаги можете ръчно да центрирате тракера върху слънцето и да опитате отново. След като се настроите, включете инвертора и вижте колко добре тракерът следи слънцето.

Тъй като Слънцето се движи бавно, калибрирането може да отнеме известно време. Може да се наложи да изчакате час или два или дори по-голямата част от деня, за да бъде направена корекцията.

Тук тракерът е насочен леко на изток от центъра в облачен ден. Дори през тънки облаци тракерът работи добре. Тракерът спира да следи слънцето, когато облаците са гъсти и яркостта на небето обикновено е доста равномерна.

Тази снимка е направена по време на тестване в Аризона. Моят домашен контролер за зареждане и инвертор за 120VAC захранване са свързани с помощта на оранжев удължителен кабел. Впоследствие батерията и електрониката ще бъдат в защитено заграждение, ще има проводници под земята за 120V AC и 12V DC, дистанционен превключвател за захранване на инвертора и волтметър за батерията ще бъдат монтирани в кабината. Това е в плана.

В моето парче земя в Аризона е ветровито. Във всеки един ден можехме да видим пориви до 35 mph. Още по-лошо е, ако започне буря. Тази снимка показва дървени колове в четирите ъгъла на основата на слънчевия тракер, за да я държи на място. След като реша къде да поставя тракера за постоянно, вероятно ще използвам стоманени колчета, за да го задържа на място (няма да изгният в земята).

АКТУАЛИЗАЦИЯ - Мисля, че намерих евтин и лесен начин да предпазя сензорната глава от атмосферни влияния. Разрязах бутилка от 2 литра наполовина и я поставих върху главата на сензора. Трябваше да изрежа няколко процепа в дъното на бутилката, за да я накарам да се плъзга около квадратната тръба в долната част на главата. Мога да регулирам позицията на панела за затъмняване (ако е необходимо) през капака на отвора.

АКТУАЛИЗАЦИЯ - Направих някои промени в соларния тракер. Първо, както можете да видите на тази снимка, беше боядисана, за да предпази дървото от времето. В момента също е монтиран върху тухлата, за да се предотврати контактът му с влажна земя.

Дървените колове бяха заменени от дълги стоманени колове, забити дълбоко в земята. Дългите винтове минават през дупките и закрепват надеждно тракера.

Беше добавена стойка за стабилизиране на батериите и предотвратяване на разклащането им при силен вятър.

Хоризонталната опорна лента беше подсилена чрез заваряване на 1/2-инчов съединител от стоманена тръба към основната едноинчова опорна тръба. След това две 24" дълги парчета от 1/2" тръба образуваха хоризонтална греда.

АКТУАЛИЗАЦИЯ – Старите крайни изключватели са заменени с нови запечатани за защита от прах и влага.

АКТУАЛИЗАЦИЯ - Направих нова устойчива на атмосферни влияния сензорна глава за соларната система за проследяване. Сега главата е поставена в прозрачен пластмасов буркан.

Панелът за затъмняване в момента се намира от външната страна на контейнера за по-лесно проследяване на фината настройка и е закрепен на място с проста скоба. След като новата сензорна глава е монтирана на системата за проследяване, силиконовият уплътнител около целия ръб на капака на буркана ще го предпази от влага.

Ето изглед на сензорната глава с отстранена кутия. Оригиналната глава имаше две слънчеви клетки, монтирани на 90 градуса една спрямо друга. Този дизайн няма да се побере в този буркан, затова монтирах елементите под по-остър ъгъл от 60 градуса.

Тази снимка показва долната страна на сензорната глава. Той също така показва как монтажната опора се завинтва върху капака на буркана. Монтажната опора ще бъде захваната към главния проследяващ вал с помощта на скоба.

Слънчев тракер Radiofishka

Както знаете, ефективността на соларния панел е максимална, когато е изложен на пряка слънчева светлина. Но защото Тъй като слънцето непрекъснато се движи през хоризонта, ефективността на слънчевите панели намалява значително, когато слънчевите лъчи ударят панела под ъгъл. За повишаване на ефективността на слънчевите панели се използват системи, които проследяват слънцето и автоматично завъртат слънчевия панел, за да получат директни лъчи.

Тази статия представя диаграма устройства за проследяване на слънцетоили по друг начин тракер (Solar Tracker).

Веригата на тракера е проста, компактна и можете лесно да я сглобите със собствените си ръце. За определяне на позицията на слънцето се използват два фоторезистора. Моторът е свързан с H-мостова схема, която позволява комутационен ток до 500 mA при захранващо напрежение 6-15V. На тъмно устройството също работи и ще завърти двигателя към най-яркия източник на светлина.

Принципна схема на устройство за проследяване на слънцето

Както можете да видите на фигурата по-долу, схемата е проста до безобразие и съдържа чип за операционен усилвател LM1458 (K140UD20), транзистори BD139 (KT815G, KT961A) и BD140 (KT814G, KT626V), фоторезистори, диоди 1N4004 (KD243G). ), резистори и настройващи резистори.

От диаграмата може да се види, че моторът M се задвижва при различни стойности на изходите на оп-усилвателя IC1a и IC1b. Таблица на истината:

ниско Високо Напред високо Високо Спря високо ниско обратно

или обратно, зависи от връзката на двигателя

Транзисторите във веригата работят по двойки, диагонално, превключвайки +Ve или -Ve към двигателя и го карат да се върти напред или назад.

Когато двигателят е спрян, той продължава да се върти, защото... има въртящ момент. В резултат на това двигателят е някак си Направи си сам соларен тракервремето генерира енергия, която може да повреди транзисторите. За защита на транзисторите от обратно ЕМП в мостовата верига се използват 4 диода.

Входното стъпало се състои от два операционни усилвателя (IC1) и фоторезистори LDR и LDR'. Ако падащото върху тях количество светлина е еднакво, то и съпротивленията на фоторезисторите са равни. Следователно, ако захранващото напрежение е 12V, тогава на кръстовището на LDR LDR’ фоторезисторите ще има напрежение от 6V. Ако количеството светлина, падащо върху един фоторезистор, е по-голямо от това върху другия фоторезистор, напрежението ще се промени.

Тримиращият резистор 20K настройва чувствителността, т.е. диапазон между границите. Тримерът 100K настройва колко симетрични са границите спрямо +V/2 (точка на баланс).

1. Проверете захранващото напрежение на веригата

2. Свържете DC мотора. текущ

3. Поставете фоторезисторите един до друг, така че да получават еднакво количество светлина.

4. Завъртете двата тримера напълно обратно на часовниковата стрелка

5. Подайте захранване на веригата. Моторът ще се върти

6. Завъртете тримера 100K по посока на часовниковата стрелка, докато спре. Маркирайте този елемент.

7. Продължете да въртите тримера 100K по посока на часовниковата стрелка, докато моторът започне да се върти в обратна посока. Маркирайте този елемент.

8. Разделете ъгъла между двете позиции наполовина и поставете тримера там (това ще бъде точката на баланс).

9. Сега завъртете тримера 20K по посока на часовниковата стрелка, докато моторът започне да трепти

10. Преместете позицията на тримера малко назад (обратно на часовниковата стрелка), така че моторът да спре (този тример отговаря за чувствителността)

11. Проверете правилната работа на веригата, като последователно екранирате първия и втория фоторезистор от светлина.

Списък на радиоелементите

Изтегляне на списък с елементи (PDF)

Направи си сам въртящо се устройство за слънчева батерия

Направи си сам соларен тракер! Пелинг Информация слънчева

Устройство за проследяване на слънце – уебсайт за поялник

Двуосен соларен тракер на Arduino / Geektimes

Слънчев тракер Radiofishka

10 необичайни начина да опаковате подарък със собствените си ръце Женско списание

MC Church Моята градска църква

Направи си сам соларен тракер

Общата дисперсия на слънчевата светлина, която беше използвана преди, не даде отлични резултати. По-точно, резултатът, който човечеството получи, не може да се нарече идеален, въпреки всичките му показатели. Слънчевите панели бяха монтирани постоянно и останаха в едно фиксирано положение. Системата за проследяване на слънцето елиминира този проблем.

Максималната енергия, която може да се получи, ще се генерира, ако слънчевите лъчи са насочени перпендикулярно на равнината на батериите. Иначе ефективността на соларните панели е изключително ниска – приблизително 10-15%. Ако използвате система за автоматично насочване на батериите към слънцето, можете да увеличите резултата с 40%.

Как работи

Устройството за проследяване се състои от две важни части: механизъм, който върти и накланя батериите в желаната посока и електронна схема, която управлява механизма.

Местоположението на батериите се определя от географската ширина на района, където ще бъдат инсталирани. Например, трябва да инсталирате батерии в зона, която съответства на 330 северна ширина. Това означава, че оста на устройството трябва да се завърти на 330 спрямо хоризонта на земята.

Самото въртене е възможно благодарение на двигателя, чиято работа се регулира автоматично. Автоматиката „следи“ местоположението на Слънцето върху небостъргача и, докато се движи на запад, дава сигнал на двигателя да включи всички батерии.

Интересен и любопитен факт е, че захранването на двигателя идва от самите соларни панели. Проследяването на слънцето се извършва от самото слънце и това също спестява пари.

Характеристики на дизайна

За по-подробно разбиране ще дадем пример за това как слънчевите лъчи са били използвани от батериите по-рано. Например слънчева батерия е направена от два панела, всеки от които съдържа три клетки. Елементите са свързани паралелно. Панелите се монтират така, че между тях да има прав ъгъл. В този случай поне един панел във всеки случай ще „погълне“ слънчевите лъчи.

Едноосов соларен тракер ED-5000

Панелите образуват ъгъл 900, чиято ъглополовяща е насочена строго към слънцето. Ако цялата структура се завърти на 450 надясно или наляво, единият панел ще работи, а вторият ще бъде неактивен. Тази позиция се използва за улавяне на слънчевите лъчи с една батерия през първата половина на деня, а през втората половина втората батерия поема.

Въпреки това, с използването на въртящо се автоматично устройство за проследяване, можете завинаги да забравите за проблемите с поставянето на батерията. Сега всички те без изключение ще имат повърхности, обърнати под ъгъл 900 спрямо слънцето.

Схема на устройството

Веригата за автоматично въртене също трябва да вземе предвид наличието на фактори, които ограничават енергията на слънчевите лъчи за по-голяма оперативна ефективност. Няма смисъл да използвате захранване в случай на мъгла, дъжд или облаци, когато слънцето е напълно или частично скрито.

Характеристики на устройството

Автоматичните системи за проследяване на индустриалното производство са по-прогресивни както технически, така и естетически. Това обаче не означава, че устройствата, направени у дома, са по-лоши. Те може да имат някои недостатъци, но във всеки случай имат висок резултат.

Двуизмерен слънчев тракер

За какво купуват и какво привлича целия дизайн:

Устройствата не изискват компютърна настройка или софтуер;
GPS приемникът чете местно време, както и данни за местоположение;
Леко тегло, което се постига чрез използване на леки метали (алуминий и неговите сплави);
Наличието на комуникационен порт дава възможност за своевременно диагностициране на оперативни проблеми;
Ремъчно задвижване, задвижването на механизма е по-надеждно от предавката;
GPS приемникът винаги актуализира данните за времето, така че няма шанс за повреда - например работа през нощта не е възможна;
Всеки дизайн изисква минимална намеса с Направи си сам соларен тракерстрани на човек;
Позволява ви да работите при всякакви възможни атмосферни влияния, включително ниски и високи температури;

Възможност за изработка сами

Ако имате възможност и желание, винаги можете да опитате да направите устройството сами. Разбира се, това е малко трудно, защото ще изисква не само дълбоки познания и умения в електрическото моделиране, но и допълнителни усилия за производството на самата мачта, при инсталиране на слънчеви панели и т.н.

Домашен тракер

След като внимателно проучихме форумите, можем спокойно да кажем, че има професионалисти на неиндустриално ниво. В различни региони (където е осъществимо и рентабилно) използването на слънчеви панели с ротационна система за проследяване отдавна вече не е новост.

Различни майстори предлагат своите схеми, разработки и споделят своя опит. Така че, ако има нужда от подобряване на дизайна на слънчевите панели и увеличаване на производителността, винаги има възможност да го направите сами, без да използвате максималните финансови ресурси.

Принципна схема на устройство за проследяване на слънцето

*или обратно, зависи от връзката на двигателя

Когато двигателят е спрян, той продължава да се върти, защото... има въртящ момент. В резултат на това двигателят генерира енергия за известно време, което може да повреди транзисторите. За защита на транзисторите от обратно ЕМП в мостовата верига се използват 4 диода.

Входното стъпало се състои от два оп-усилвателя (IC1) и фоторезистори LDR и LDR". Ако количеството светлина, падащо върху тях, е еднакво, тогава съпротивленията на фоторезисторите също са равни. Следователно, ако захранващото напрежение е 12V, тогава на кръстовището на LDR фоторезисторите LDR" ще има напрежение от 6V. Ако количеството светлина, падащо върху един фоторезистор, е по-голямо от това върху другия фоторезистор, напрежението ще се промени.

Ограниченията (лимити) от +V до 0V се задават от четири последователно свързани резистора и се регулират от 2 подстригващи резистора. Ако напрежението надхвърли тези граници, операционният усилвател ще стартира двигателя и той ще се върти постоянно.
Тримиращият резистор 20K настройва чувствителността, т.е. диапазон между границите. Тримерът 100K настройва колко симетрични са границите спрямо +V/2 (точка на баланс).

Настройка на схемата:
1. Проверете захранващото напрежение на веригата
2. Свържете DC мотора. текущ
3. Поставете фоторезисторите един до друг, така че да получават еднакво количество светлина.
4. Завъртете двата тримера напълно обратно на часовниковата стрелка
5. Подайте захранване на веригата. Моторът ще се върти
6. Завъртете тримера 100K по посока на часовниковата стрелка, докато спре. Маркирайте този елемент.
7. Продължете да въртите тримера 100K по посока на часовниковата стрелка, докато моторът започне да се върти в обратна посока. Маркирайте този елемент.
8. Разделете ъгъла между двете позиции наполовина и поставете тримера там (това ще бъде точката на баланс).
9. Сега завъртете тримера 20K по посока на часовниковата стрелка, докато моторът започне да трепти
10. Преместете позицията на тримера малко назад (обратно на часовниковата стрелка), така че моторът да спре (този тример отговаря за чувствителността)
11. Проверете правилната работа на веригата, като последователно екранирате първия и втория фоторезистор от светлина.

Списък на радиоелементите

Тип	Деноминация	Количество	Забележка	Моят бележник
Операционен усилвател	LM1458	1	Аналог: K140UD20	Към бележника
Биполярен транзистор	BD139	2	Аналози: KT815G, KT961A	Към бележника
Биполярен транзистор	BD140	2	Аналози: KT814G, KT626V	Към бележника
Изправителен диод	1N4004	4	Аналог: KD243G	Към бележника
Резистор	15 kOhm	1		Към бележника
Резистор	47 kOhm	1		Към бележника
Тример резистор	100 kOhm	1