Ηλιακός ιχνηλάτης. Συσκευή παρακολούθησης ήλιου Σπιτική συσκευή παρακολούθησης ήλιου

Αρχικά, αξίζει πιθανώς να πούμε τι σημαίνει ηλιακός ιχνηλάτης σε αυτό το άρθρο. Εν ολίγοις, η συσκευή είναι μια κινητή βάση για ένα ηλιακό πάνελ, έτσι ώστε στα εύκρατα γεωγραφικά πλάτη μας το πάνελ να συλλέγει επαρκή ποσότητα φωτός, αλλάζοντας τη θέση του ακολουθώντας τον ήλιο.

Σε αυτή την περίπτωση, το πρωτότυπο του ηλιακού ιχνηλάτη συναρμολογήθηκε χρησιμοποιώντας το Arduino. Για την περιστροφή της πλατφόρμας στον οριζόντιο και τον κάθετο άξονα, χρησιμοποιούνται σερβομηχανισμοί, η γωνία περιστροφής των οποίων εξαρτάται από την ισχύ του φωτός που προσπίπτει στις φωτοαντιστάσεις. Το αγαπημένο σε όλους σοβιετικό σετ μεταλλικών κατασκευών χρησιμοποιείται ως σώμα.

Αξίζει να αναφέρω ότι όλα αυτά έγιναν ως πρόγραμμα μαθημάτων, οπότε δεν μπήκα στον κόπο να αγοράσω και να τοποθετήσω τον ίδιο τον ηλιακό και την μπαταρία, καθώς η παρουσία τους δεν σχετίζεται με τη λειτουργία του tracker. Ως αιτιολόγηση, μπορώ να πω ότι οι δυνατότητες του σοβιετικού μεταλλικού κατασκευαστή είναι τεράστιες, επομένως η τοποθέτηση ενός μικρού ηλιακού πάνελ σε αυτό για να φορτίσει το τηλέφωνό σας δεν θα είναι ιδιαίτερα δύσκολη εάν προκύψει μια τέτοια επιθυμία.

Λοιπόν, τι χρησιμοποιήθηκε κατά τη συναρμολόγηση:

Arduino MEGA 2560 R3
Servo drive Tower SG90 - 2x
Φωτοαντίσταση MLG4416 (90mW; 5-10kOhm/1,0MOhm) - 4x
Πιεζοηλεκτρικό κουδούνι KPR-G1750
Μεταλλικός κατασκευαστής
Αντίσταση εξόδου 10 kOhm; 0,25W; 5% - 4x
Τυπωμένο breadboard, περίβλημα, καλώδια σύνδεσης

Το Mega χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά επειδή βρισκόταν στο ντουλάπι τη στιγμή που εγκρίθηκε το θέμα του έργου· αν λάβουμε υπόψη την αγορά όλων των στοιχείων από την αρχή, τότε σε αυτήν την περίπτωση το Uno θα ήταν αρκετό, αλλά, φυσικά, θα ήταν πιο φθηνα.

Ένας ομιλητής που βρέθηκε ξαφνικά στη λίστα χρειαζόταν για να αυξήσει το εφέ υψηλής τεχνολογίας. Το γεγονός είναι ότι οι σερβομηχανισμοί μπορούν να περιστρέφονται μόνο 180 μοίρες και δεν χρειαζόμαστε περισσότερα, δεδομένου ότι παρακολουθούμε τον ήλιο. Αλλά κατά τη δοκιμή της λειτουργίας του έργου, όταν δεν μπορείτε πραγματικά να ακολουθήσετε τον ήλιο κατά τη διάρκεια των δύο λεπτών της επίδειξης, αποδείχθηκε ότι θα ήταν ωραίο να σηματοδοτήσετε σε ποιο σημείο πρέπει να σταματήσετε να κουνάτε τον φακό, επειδή ο σερβομηχανισμός έχει έφτασε στη νεκρή ζώνη. Αυτός είναι ο λόγος που προστέθηκε η παραπάνω πρόσκληση.

Λοιπόν, ας ξεκινήσουμε τη συναρμολόγηση του ιχνηλάτη. Αρχικά, θα χωρίσουμε το επερχόμενο αντικείμενο εργασίας σε τέσσερα στάδια υπό όρους: συναρμολόγηση βάσης για ηλιακούς συλλέκτες και τοποθέτηση σερβομηχανισμών, σύνδεση φωτοευαίσθητων στοιχείων στη συναρμολογημένη δομή, συγκόλληση και εγγραφή κώδικα για το Arduino.

Εικόνα 1: σχέδιο

Μέσα από μια εντατική αναζήτηση, βρέθηκαν μερικά παραδείγματα σχεδιασμού τέτοιων συσκευών. Δύο έλαβαν τη μεγαλύτερη προσοχή:

www.youtube.com/watch?v=SvKp3V9NHZY– ο νικητής στην κατηγορία «Προμήθεια υλικού» έχασε στην αξιοπιστία και την πρακτικότητα της συσκευής: ο σχεδιασμός είναι μια άμεση σύνδεση δύο σερβομηχανισμών.
www.instructables.com/id/Simple-Dual-Axis-Solar-Tracker - στην πραγματικότητα, εδώ ελήφθη η κύρια ιδέα του σχεδίου μου, με εξαίρεση το υλικό και τη γενική εμφάνιση του περιστροφικού περιβλήματος.

Η συναρμολόγησή του από ένα μεταλλικό σετ ήταν γεμάτη με ορισμένες δυσκολίες: έπρεπε να χρησιμοποιήσουμε ένα τρυπάνι για να ρυθμίσουμε τις οπές για τη σύνδεση των σερβομηχανισμών και επίσης να τις κολλήσουμε με ασφάλεια στις πλατφόρμες σε δύο επίπεδα. Το τι συνέβη φαίνεται στο παρακάτω βίντεο.

Σχήμα δύο: κύκλωμα

Το κύριο καθήκον της σύνδεσης των φωτοαντιστάσεων δεν ήταν καν η σύνδεσή τους, αλλά η εξασφάλιση του διαχωρισμού του φωτός για καθένα από τα τέσσερα στοιχεία. Είναι σαφές ότι ήταν αδύνατο να τα αφήσουμε χωρίς χωρίσματα, αφού τότε οι τιμές που θα ληφθούν από τις φωτοαντιστάσεις θα ήταν περίπου οι ίδιες και η περιστροφή δεν θα λειτουργούσε. Εδώ, δυστυχώς, απογοητεύτηκαν οι δυνατότητες του κιτ μεταλλικής κατασκευής, κυρίως λόγω της ύπαρξης οπών σε όλα τα μέρη. Δεν ήταν δυνατό να βρω κατάλληλο μεταλλικό εξάρτημα, έτσι ο ηλιακός μου ιχνηλάτης απέκτησε ένα καινοτόμο χώρισμα από χαρτόνι. Παρά την μάλλον άθλια εμφάνισή του, εξυπηρετεί τέλεια τον σκοπό του.

Οι φωτοαντιστάσεις είναι προσαρτημένες στο σώμα αρκετά αξιόπιστα, το μόνο πράγμα με το οποίο αξίζει να δουλέψουμε είναι η ακρίβεια της θέσης τους στην πλατφόρμα: τώρα δεν κοιτούν αρκετά κάθετα, κάτι που μπορεί να απογοητεύσει τους τελειομανείς και να χαλάσει ελαφρώς την ακρίβεια της περιστροφής.

Ένας μικρός σχεδιασμός κυκλώματος: η σύνδεση των φωτοευαίσθητων στοιχείων πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα διαιρέτη τάσης, το οποίο απαιτούσε τις αντιστάσεις εξόδου που υποδεικνύονται στη λίστα στοιχείων. Όλες οι φωτοαντιστάσεις συγκολλούνται σε μια κοινή ακίδα συνδεδεμένη με την έξοδο ισχύος πέντε βολτ του Arduino. Για ευκολία και αισθητική, τα πόδια των φωτοαντιστάσεων συγκολλούνται στις επαφές δύο μονωμένων συρμάτων τριών πυρήνων (μία επαφή έμεινε αχρησιμοποίητη και κρυμμένη). Όλες οι λεπτομέρειες του κυκλώματος φαίνονται στο παρακάτω διάγραμμα.

Σχήμα τρία: συγκόλληση

Δεν έχει πολύ νόημα να περιγράψω τίποτα λεπτομερώς εδώ, επομένως επισυνάπτω απλώς μια φωτογραφία των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν και της σανίδας που προκύπτει.

Εικόνα τέταρτο: με νέο κωδικό!

Ο γενικός αλγόριθμος λειτουργίας είναι η επεξεργασία δεδομένων από φωτοαντιστάσεις χρησιμοποιώντας ένα ADC. Έχουμε 4 στοιχεία, δηλαδή 4 αναγνώσεις, βρείτε τη μέση ένδειξη στην αριστερή πλευρά ((πάνω αριστερά + κάτω αριστερά) / 2), ομοίως στη δεξιά, πάνω και κάτω πλευρά. Εάν η διαφορά μεγέθους μεταξύ της αριστερής και της δεξιάς πλευράς είναι μεγαλύτερη από το όριο, τότε περιστρέφουμε προς την πλευρά με μεγαλύτερη μέση τιμή. Το ίδιο για πάνω και κάτω. Ειδικά μπόνους στον κωδικό: μπορείτε να ρυθμίσετε χειροκίνητα την ευαισθησία απόκρισης και τη μέγιστη και ελάχιστη γωνία σε δύο επίπεδα. Η λίστα με τον κώδικα εργασίας είναι παρακάτω.

Κώδικας

#περιλαμβάνω Servo οριζόντια? int servoh = 90; int servohLimitHigh = 180; int servohLimitLow = 0; Servo κατακόρυφος; int serov = 45; int servovLimitHigh = 180; int servovLimitLow = 0; int ldrlt = A2; //LDR επάνω αριστερά - ΚΑΤΩ ΑΡΙΣΤΕΡΑ int ldrrt = A3; //LDR top rigt - ΚΑΤΩ ΔΕΞΙΑ int ldrld = A1; //LDR κάτω αριστερά - ΠΑΝΩ ΑΡΙΣΤΕΡΑ int lldrrd = A0; //ldr down rigt - ΠΑΝΩ ΔΕΞΙΑ 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 loop () ( int lt = analogRead(ldrlt); // επάνω αριστερά int rt = analogRead(ldrrt); // επάνω δεξιά int ld = analogRead(ldrld); // κάτω αριστερά int rd = analogRead(ldrrd); // κάτω rigt int avt = (lt + rt) / 2; // μέση τιμή top int avd = (ld + rd) / 2; // μέση τιμή κάτω int avl = (lt + ld) / 2; // μέση τιμή αριστερά int avr = (rt + rd) / 2; // μέση τιμή δεξιά int dvert = abs(avt - avd); // ελέγξτε τη διαφορά πάνω και κάτω int dhoriz = abs(avl - avr); // ελέγξτε τη διαφορά του αριστερά και δεξιά 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); ) other 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) servov--; αλλιώς μπιπ (100); ) vertical.write(servov); ()

Αποτέλεσμα εργασίας

Συμπέρασμα - τι θα άλλαζα στο έργο τώρα;

Βελτίωση του αλγορίθμου λειτουργίας: εξάρτηση του βαθμού περιστροφής από τη διαφορά των τιμών που λαμβάνονται από φωτοαντιστάσεις, δηλαδή περιστροφή κατά πολλές μοίρες ταυτόχρονα.
Ιδανικά κάθετη τοποθέτηση φωτοαντιστάσεων στην πλατφόρμα.
Το Bluetooth για την απουσία καλωδίων είναι, φυσικά, μια καλή ιδέα, αλλά θα απαιτήσει σημαντικές τροποποιήσεις στη σχεδίαση και την αγορά ενός δεύτερου arduino.
Η χρήση σερβομηχανισμών με μεταλλικά γρανάζια (η αξιοπιστία και οι πιο σίγουρες στροφές δεν θα βλάψουν, ειδικά εάν προσθέσετε ένα ηλιακό πάνελ στη δομή και το χρησιμοποιήσετε για τον προορισμό του).

Μέχρι τώρα, κατά τη λειτουργία των ηλιακών συλλεκτών, αρκεστήκαμε στη γενική διασπορά του ηλιακού φωτός. Είναι αλήθεια ότι λήφθηκαν υπόψη ορισμένες εποχιακές αλλαγές, καθώς και η ώρα της ημέρας (προσανατολισμός στην κατεύθυνση ανατολής-δύσης). Ωστόσο, τα ηλιακά πάνελ παρέμειναν λίγο πολύ σταθερά στη θέση εργασίας τους μόλις βρέθηκαν. Σε ορισμένες περιπτώσεις, δεν δώσαμε καν μεγάλη σημασία σε αυτό, στρέφοντας κατά προσέγγιση την μπαταρία προς την κατεύθυνση του ήλιου.

Ωστόσο, είναι γνωστό από την εμπειρία ότι τα ηλιακά κύτταρα παράγουν μέγιστη ενέργεια μόνο όταν είναι τοποθετημένα ακριβώς κάθετα προς την κατεύθυνση των ακτίνων του ήλιου, και αυτό μπορεί να συμβεί μόνο μία φορά την ημέρα. Τον υπόλοιπο χρόνο, η απόδοση των ηλιακών κυψελών είναι μικρότερη από 10%.

Ας υποθέσουμε ότι μπορέσατε να παρακολουθήσετε τη θέση του ήλιου στον ουρανό; Με άλλα λόγια, τι θα γινόταν αν περιστρέφατε το ηλιακό πάνελ κατά τη διάρκεια της ημέρας έτσι ώστε να είναι πάντα στραμμένο απευθείας στον ήλιο; Απλώς αλλάζοντας αυτή την παράμετρο, θα αυξήσετε τη συνολική παραγωγή από τα ηλιακά κύτταρα κατά περίπου 40%, που είναι σχεδόν το ήμισυ της παραγόμενης ενέργειας. Αυτό σημαίνει ότι 4 ώρες χρήσιμης ηλιακής έντασης μετατρέπονται αυτόματα σε σχεδόν 6 ώρες.Η παρακολούθηση του ήλιου δεν είναι καθόλου δύσκολη.

Η συσκευή παρακολούθησης αποτελείται από δύο μέρη. Ένας από αυτούς συνδυάζει έναν μηχανισμό που οδηγεί τον δέκτη ηλιακής ακτινοβολίας, ο άλλος - ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που ελέγχει αυτόν τον μηχανισμό.

Ένας αριθμός μεθόδων ηλιακής παρακολούθησης έχει αναπτυχθεί. Ένα από αυτά βασίζεται στην τοποθέτηση ηλιακών κυψελών σε μια βάση παράλληλη με τον πολικό άξονα 11. Ίσως έχετε ακούσει για παρόμοιες συσκευές που ονομάζονται συστήματα ισημερινής παρακολούθησης. Αυτός είναι ένας δημοφιλής όρος που χρησιμοποιείται από τους αστρονόμους.

Χάρη στην περιστροφή της Γης, μας φαίνεται ότι ο Ήλιος κινείται στον ουρανό. Αν λαμβάναμε υπόψη αυτή την περιστροφή της Γης, ο Ήλιος, μεταφορικά μιλώντας, θα «σταματούσε». Το σύστημα παρακολούθησης του ισημερινού λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Έχει έναν περιστρεφόμενο άξονα παράλληλο με τον πολικό άξονα της Γης.

Εάν συνδέσετε ηλιακά κύτταρα σε αυτό και τα περιστρέψετε εμπρός και πίσω, θα έχετε μια απομίμηση της περιστροφής της Γης (Εικ. 1).

Η γωνία κλίσης του άξονα (πολική γωνία) καθορίζεται από τη γεωγραφική θέση και αντιστοιχεί στο γεωγραφικό πλάτος του τόπου στον οποίο είναι τοποθετημένη η συσκευή. Ας υποθέσουμε ότι ζείτε σε μια περιοχή που αντιστοιχεί σε 40° Β. w. Στη συνέχεια, ο άξονας της συσκευής παρακολούθησης θα περιστραφεί υπό γωνία 40° ως προς τον ορίζοντα (στον Βόρειο Πόλο είναι κάθετος στην επιφάνεια της Γης, Εικ. 2).

Η περιστροφή των ηλιακών κυψελών ανατολικά ή δυτικά γύρω από αυτόν τον κεκλιμένο άξονα θα προσομοιώσει την κίνηση του ήλιου στον ουρανό. Αν περιστρέψουμε τα ηλιακά κύτταρα με τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της Γης, μπορούμε να «σταματήσουμε» εντελώς τον Ήλιο.

Αυτή η περιστροφή πραγματοποιείται από ένα μηχανικό σύστημα παρακολούθησης. Για την περιστροφή των ηλιακών κυψελών γύρω από έναν άξονα, χρειάζεται ένας κινητήρας. Σε οποιαδήποτε στιγμή της καθημερινής κίνησης του ήλιου, το επίπεδο των ηλιακών συλλεκτών θα είναι πλέον κάθετο προς την κατεύθυνση των ακτίνων του ήλιου.

Το ηλεκτρονικό μέρος της συσκευής παρακολούθησης παρέχει στον μηχανισμό οδήγησης πληροφορίες για τη θέση του Ήλιου. Με ηλεκτρονική εντολή, ο πίνακας τοποθετείται στην επιθυμητή κατεύθυνση. Μόλις ο ήλιος μετακινηθεί προς τα δυτικά, ο ηλεκτρονικός ελεγκτής θα ξεκινήσει τον ηλεκτροκινητήρα μέχρι να αποκατασταθεί ξανά η επιθυμητή κατεύθυνση του πίνακα προς τον ήλιο.

Η καινοτομία της συσκευής παρακολούθησης δεν έγκειται μόνο στον προσανατολισμό των ηλιακών κυψελών προς τον ήλιο, αλλά και στο γεγονός ότι τροφοδοτούν τον ηλεκτρονικό «εγκέφαλο» ελέγχου. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω ενός μοναδικού συνδυασμού σχεδιασμού και ηλεκτρικών χαρακτηριστικών της συσκευής.

Ας εξετάσουμε πρώτα τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά της συσκευής, αναφερόμενοι στο Σχ. 3. Η ηλιακή μπαταρία αποτελείται από δύο πάνελ που περιέχουν τρία στοιχεία το καθένα, συνδεδεμένα σε σειρά και τοποθετημένα στα επίπεδα μιας διαφανούς πλαστικής θήκης. Τα πάνελ συνδέονται παράλληλα.

Αυτά τα πάνελ είναι τοποθετημένα σε ορθή γωνία μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, τουλάχιστον μία από τις μονάδες θα φωτίζεται συνεχώς από τον ήλιο (με την επιφύλαξη των περιορισμών που αναφέρονται παρακάτω).

Αρχικά, εξετάστε την περίπτωση όταν ολόκληρη η συσκευή βρίσκεται έτσι ώστε η διχοτόμος της γωνίας που σχηματίζεται από τα πάνελ να κατευθύνεται ακριβώς προς τον ήλιο. Σε αυτή την περίπτωση, κάθε πίνακας γέρνει υπό γωνία 45° ως προς τον ήλιο (Εικ. 4) και παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Εάν περιστρέψετε τη συσκευή 45° προς τα δεξιά, το δεξιό πλαίσιο θα πάρει παράλληλη θέση και το αριστερό θα είναι κάθετο στις ακτίνες του ήλιου. Τώρα μόνο το αριστερό πλαίσιο παράγει ενέργεια, το δεξί είναι ανενεργό.

Ας περιστρέψουμε τη συσκευή άλλες 45°. Το φως συνεχίζει να χτυπά στο αριστερό πλαίσιο, αλλά υπό γωνία 45°. Όπως και πριν, η δεξιά πλευρά δεν φωτίζεται και επομένως δεν παράγει ενέργεια.

Μπορείτε να επαναλάβετε μια παρόμοια περιστροφή προς την αριστερή πλευρά, ενώ το δεξί πλαίσιο θα παράγει ενέργεια και το αριστερό θα είναι ανενεργό. Σε κάθε περίπτωση, τουλάχιστον μία μπαταρία παράγει ηλεκτρισμό. Δεδομένου ότι τα πάνελ συνδέονται παράλληλα, η συσκευή θα παράγει πάντα ηλεκτρισμό. Κατά τη διάρκεια του πειράματός μας, η μονάδα περιστράφηκε 180°.

Έτσι, εάν μια συγκεκριμένη συσκευή στερεωθεί έτσι ώστε η άρθρωση των πάνελ να κατευθύνεται προς τον μεσημεριανό ήλιο, η έξοδος της ηλιακής μπαταρίας θα παράγει πάντα ηλεκτρική τάση, ανεξάρτητα από τη θέση του ήλιου στον ουρανό. Από την αυγή μέχρι το σούρουπο, κάποιο μέρος της συσκευής θα φωτίζεται από τον ήλιο. Ωραία, αλλά γιατί όλα αυτά; Τώρα θα μάθετε.

Για να παρακολουθήσετε την κίνηση του ήλιου στον ουρανό, το ηλεκτρονικό κύκλωμα ελέγχου πρέπει να εκτελεί δύο λειτουργίες. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να αποφασίσει εάν υπάρχει καθόλου ανάγκη παρακολούθησης. Δεν έχει νόημα να σπαταλάτε ενέργεια όταν λειτουργεί ένας ηλεκτρικός κινητήρας εάν δεν υπάρχει αρκετό ηλιακό φως, όπως ομίχλη ή σύννεφο. Αυτός είναι ο σκοπός για τον οποίο χρειάζεται πρωτίστως η συσκευή που περιγράφεται παραπάνω!

Για να κατανοήσουμε την αρχή της λειτουργίας του, ας στραφούμε στο ηλεκτρονικό κύκλωμα που φαίνεται στο Σχ. 3. Ας εστιάσουμε πρώτα στο ρελέ RL 1. Για να απλοποιήσουμε την περαιτέρω συζήτηση, υποθέστε ότι το τρανζίστορ Q1 είναι σε κορεσμό (αγώγιμο ρεύμα) και το τρανζίστορ Q2 δεν υπάρχει.

Το ρελέ RL 1 είναι ένα στοιχείο κυκλώματος που αντιδρά στο ρεύμα που το διαρρέει. Το ρελέ περιέχει ένα συρμάτινο πηνίο στο οποίο η ενέργεια του ηλεκτρικού ρεύματος μετατρέπεται σε ενέργεια του μαγνητικού πεδίου. Η ένταση του πεδίου είναι ευθέως ανάλογη με το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο.

Καθώς το ρεύμα αυξάνεται, έρχεται μια στιγμή που η ένταση του πεδίου αυξάνεται τόσο πολύ που ο οπλισμός του ρελέ έλκεται στον πυρήνα της περιέλιξης και οι επαφές του ρελέ κλείνουν. Αυτή η στιγμή αντιστοιχεί στο λεγόμενο κατώφλι απόκρισης ρελέ.

Τώρα είναι σαφές γιατί ο ηλεκτρονόμος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της έντασης κατωφλίου της ηλιακής ακτινοβολίας χρησιμοποιώντας ηλιακά κύτταρα. Όπως θυμάστε, το ρεύμα της ηλιακής κυψέλης εξαρτάται από την ένταση του φωτός. Στο κύκλωμά μας, υπάρχουν στην πραγματικότητα δύο ηλιακοί συλλέκτες συνδεδεμένοι στο ρελέ και μέχρι να δημιουργήσουν ρεύμα που υπερβαίνει το όριο λειτουργίας, το ρελέ δεν ανάβει. Έτσι, είναι η ποσότητα του προσπίπτοντος φωτός που καθορίζει το κατώφλι απόκρισης.

Εάν το ρεύμα είναι ελαφρώς μικρότερο από την ελάχιστη τιμή, τότε το κύκλωμα δεν λειτουργεί. Το ρελέ και η ηλιακή μπαταρία επιλέγονται έτσι ώστε το ρελέ να ενεργοποιείται όταν η ένταση φωτός φτάσει το 60% της μέγιστης τιμής.

Έτσι λύνεται το πρώτο καθήκον του συστήματος παρακολούθησης - ο προσδιορισμός του επιπέδου της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας. Οι κλειστές επαφές ρελέ ανάβουν τον ηλεκτροκινητήρα και το σύστημα αρχίζει να αναζητά προσανατολισμό στον ήλιο.

Τώρα ερχόμαστε στην επόμενη εργασία, δηλαδή στην εύρεση του ακριβούς προσανατολισμού της ηλιακής μπαταρίας προς τον ήλιο. Για να το κάνουμε αυτό, ας επιστρέψουμε στα τρανζίστορ Q1 και Q2.

Υπάρχει ένα ρελέ στο κύκλωμα συλλέκτη του τρανζίστορ Q1. Για να ενεργοποιήσετε το ρελέ, πρέπει να βραχυκυκλώσετε το τρανζίστορ Q1. Η αντίσταση R1 ρυθμίζει το ρεύμα πόλωσης που ενεργοποιεί το τρανζίστορ Q1.

Το τρανζίστορ Q2 αντιπροσωπεύει ένα φωτοτρανζίστορ, η περιοχή βάσης του φωτίζεται με φως (στα συμβατικά τρανζίστορ εφαρμόζεται ηλεκτρικό σήμα στη βάση). Το ρεύμα συλλέκτη ενός φωτοτρανζίστορ είναι ευθέως ανάλογο με την ένταση του φωτός.

Η αντίσταση R1, εκτός από τη ρύθμιση του ρεύματος πόλωσης του τρανζίστορ Q1, χρησιμοποιείται επίσης ως φορτίο για το τρανζίστορ Q2. Όταν η βάση του τρανζίστορ Q2 δεν φωτίζεται από το φως, δεν υπάρχει ρεύμα συλλέκτη και όλο το ρεύμα μέσω της αντίστασης R1 ρέει μέσω της βάσης, κορεσίζοντας το τρανζίστορ Q1.

Καθώς ο φωτισμός του φωτοτρανζίστορ αυξάνεται, ένα ρεύμα συλλέκτη αρχίζει να ρέει, το οποίο ρέει μόνο μέσω της αντίστασης R1. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, μια αύξηση του ρεύματος μέσω μιας σταθερής αντίστασης /?1 οδηγεί σε αύξηση της πτώσης τάσης σε αυτήν. Έτσι, αλλάζει και η τάση στον συλλέκτη του Q2.

Όταν αυτή η τάση πέσει κάτω από 0,7 V, θα συμβεί το προβλεπόμενο φαινόμενο: το Q1 θα χάσει την προκατάληψη λόγω του γεγονότος ότι απαιτεί τουλάχιστον 0,7 V για να ρέει το ρεύμα βάσης. Το τρανζίστορ Q1 θα σταματήσει να μεταφέρει ρεύμα, το ρελέ RL1 θα απενεργοποιηθεί και οι επαφές του θα ανοίξουν.

Αυτός ο τρόπος λειτουργίας θα συμβεί μόνο όταν το τρανζίστορ Q2 είναι στραμμένο απευθείας στον ήλιο. Σε αυτή την περίπτωση, η αναζήτηση για έναν ακριβή προσανατολισμό στον ήλιο σταματά λόγω του ανοίγματος του κυκλώματος τροφοδοσίας του κινητήρα από τις επαφές του ρελέ. Τώρα το ηλιακό πάνελ στοχεύει απευθείας στον ήλιο.

Όταν ο ήλιος φεύγει από το οπτικό πεδίο του τρανζίστορ Q2, το τρανζίστορ

Το Q1 ανάβει το ρελέ και ο μηχανισμός αρχίζει να κινείται ξανά. Και ο ήλιος ξαναβρίσκει τον εαυτό του. Η αναζήτηση επαναλαμβάνεται πολλές φορές καθώς ο ήλιος κινείται στον ουρανό κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Το βράδυ η ένταση του φωτός μειώνεται. Το ηλιακό πάνελ δεν μπορεί πλέον να παράγει αρκετή ενέργεια για να τροφοδοτήσει το ηλεκτρονικό σύστημα και οι επαφές του ρελέ ανοίγουν για τελευταία φορά. Νωρίς το επόμενο πρωί, ο ήλιος φωτίζει την ανατολική μπαταρία του συστήματος παρακολούθησης και η λειτουργία του κυκλώματος ξεκινά ξανά.

Με παρόμοιο τρόπο, οι επαφές του ρελέ ανοίγουν εάν ο φωτισμός μειωθεί λόγω κακοκαιρίας. Ας υποθέσουμε, για παράδειγμα, ότι ο καιρός είναι καλός το πρωί και το σύστημα παρακολούθησης αρχίζει να λειτουργεί. Ωστόσο, το μεσημέρι ο ουρανός άρχισε να γίνεται σκοτεινός και η μείωση του φωτισμού έκανε το σύστημα παρακολούθησης να σταματήσει να λειτουργεί μέχρι να καθαρίσει ξανά ο ουρανός το απόγευμα, και ίσως την επόμενη μέρα. Όποτε συμβαίνει αυτό, το σύστημα παρακολούθησης είναι πάντα έτοιμο να συνεχίσει τη λειτουργία του.

Η κατασκευή μιας συσκευής παρακολούθησης είναι αρκετά απλή, αφού ένα σημαντικό μέρος των εξαρτημάτων είναι κατασκευασμένο από οργανικό γυαλί.

Ωστόσο, ένα πολύ σημαντικό σημείο είναι ο συντονισμός των χαρακτηριστικών των ηλιακών συλλεκτών και των ρελέ. Είναι απαραίτητο να επιλέξετε στοιχεία που παράγουν ρεύμα 80 mA στη μέγιστη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας. Η επιλογή μπορεί να γίνει μέσω δοκιμών. Βρήκα ότι οι κυψέλες ημισελήνου παράγουν ένα μέσο ρεύμα περίπου 80 mA. Επομένως, από όλους τους τύπους στοιχείων που διατίθενται προς πώληση, χρησιμοποίησα αυτά τα στοιχεία για τη συσκευή μου.

Και τα δύο ηλιακά πάνελ έχουν παρόμοια σχεδίαση. Το καθένα περιέχει τρία στοιχεία, τα οποία συνδέονται σε σειρά και στερεώνονται σε πλάκες από plexiglass διαστάσεων 10x10 cm2. Τα στοιχεία θα εκτίθενται συνεχώς στο περιβάλλον, επομένως είναι απαραίτητο να προβλέπονται μέτρα προστασίας για αυτά.

Καλό θα ήταν να κάνετε το εξής. Τοποθετήστε την ολοκληρωμένη μπαταρία σε μια πλάκα από πλεξιγκλάς τοποθετημένη σε μια επίπεδη μεταλλική επιφάνεια. Καλύψτε το πάνω μέρος της μπαταρίας με ένα σχετικά παχύ (0,05-0,1 mm) στρώμα φιλμ Mylar. Θερμάνετε τη δομή που προκύπτει καλά με ένα φυσητήρα, έτσι ώστε τα πλαστικά μέρη να λιώσουν και να συγκολληθούν μεταξύ τους.

Να είστε προσεκτικοί όταν το κάνετε αυτό. Εάν τοποθετήσετε την πλάκα από πλεξιγκλάς σε μια επιφάνεια που δεν είναι αρκετά επίπεδη ή την υπερθερμάνετε, μπορεί να παραμορφωθεί. Όλα πρέπει να είναι παρόμοια με την προετοιμασία ενός σάντουιτς με τυρί στη σχάρα.

Όταν τελειώσετε, ελέγξτε ότι το σφράγισμα είναι ασφαλές, ειδικά γύρω από τις άκρες των ηλιακών κυψελών. Ίσως χρειαστεί να τσακίσετε ελαφρά τις άκρες του Dacron όσο είναι ακόμα ζεστό.

Αφού κρυώσουν αρκετά τα πάνελ, κολλήστε τα μεταξύ τους όπως φαίνεται στο Σχ. 5 και συνδέστε τα παράλληλα. Μην ξεχάσετε να κολλήσετε τα καλώδια στις μπαταρίες πριν συναρμολογήσετε τη συσκευή.

Το επόμενο σημαντικό στοιχείο σχεδίασης είναι το ρελέ. Στην πράξη, ένα ρελέ είναι ένα πηνίο που τυλίγεται γύρω από μια μικρή επαφή καλαμιού.

Η περιέλιξη του ρελέ αποτελείται από 420 στροφές σύρματος χαλκού Νο. 36 εμαγιέ τυλιγμένο γύρω από ένα πλαίσιο αρκετά μικρό ώστε να ταιριάζει στην επαφή του καλαμιού με παρεμβολές. Χρησιμοποίησα ένα καλαμάκι για κοκτέιλ ως πλαίσιο. Αν αγγίξετε τις άκρες του καλαμιού με μια ζεστή λεπίδα μαχαιριού, θα σχηματιστούν μάγουλα πλαισίου, προστατεύοντας την περιέλιξη από το να γλιστρήσει πάνω από τις άκρες. Η συνολική αντίσταση της περιέλιξης πρέπει να είναι 20-30 ohms. Τοποθετήστε το διακόπτη καλαμιού στο πλαίσιο και στερεώστε τον με μια σταγόνα κόλλας.

Στη συνέχεια συνδέστε το τρανζίστορ Q1 και την αντίσταση R1 στο ρελέ. Χωρίς να συνδέσετε το τρανζίστορ Q2, δώστε ρεύμα από τις ηλιακές κυψέλες και ελέγξτε τη λειτουργία του κυκλώματος.

Εάν όλα λειτουργούν σωστά, το ρελέ θα πρέπει να ενεργοποιηθεί όταν η ένταση του ηλιακού φωτός είναι περίπου 60% της πλήρους έντασης. Για να γίνει αυτό, μπορείτε απλά να καλύψετε το 40% της επιφάνειας των ηλιακών κυψελών με ένα αδιαφανές υλικό, όπως χαρτόνι.

Ανάλογα με την ποιότητα του διακόπτη καλαμιού, ενδέχεται να υπάρχουν κάποιες αποκλίσεις από την ιδανική τιμή. Είναι αποδεκτή η εκκίνηση του ρελέ σε ένταση φωτός 50-75% της μέγιστης δυνατής τιμής. Από την άλλη πλευρά, εάν δεν πληροίτε αυτά τα όρια, πρέπει να αλλάξετε είτε τον αριθμό των στροφών της περιέλιξης του ρελέ είτε το ρεύμα του ηλιακού πάνελ.

Ο αριθμός των στροφών της περιέλιξης του ρελέ πρέπει να αλλάξει σύμφωνα με τον ακόλουθο κανόνα. Εάν το ρελέ λειτουργεί νωρίτερα, ο αριθμός των στροφών πρέπει να μειωθεί, εάν αργότερα, πρέπει να αυξηθεί. Εάν θέλετε να πειραματιστείτε με την αλλαγή του ρεύματος του ηλιακού πάνελ, συνδέστε μια αντίσταση διακλάδωσης σε αυτό.

Τώρα συνδέστε το φωτοτρανζίστορ Q2 στο κύκλωμα. Πρέπει να τοποθετηθεί σε αδιάβροχο περίβλημα, διαφορετικά δεν θα λειτουργήσει σωστά. Για να το κάνετε αυτό, πάρτε έναν σωλήνα χαλκού ή αλουμινίου μήκους περίπου 2,5 cm και διάμετρο που αντιστοιχεί στη διάμετρο του περιβλήματος του τρανζίστορ.

Το ένα άκρο του σωλήνα πρέπει να είναι πεπλατυσμένο έτσι ώστε να παραμένει ένα κενό πλάτους 0,8 mm. Συνδέστε το σωλήνα στο τρανζίστορ. Το ολοκληρωμένο κύκλωμα ελέγχου, που περιέχει τα στοιχεία Q1, Q2, R1 και RL 1, είναι γεμάτο με υγρό καουτσούκ για σκοπούς σφράγισης.

Από τη συσκευή εξάγονται τέσσερις μονάδες: δύο από επαφές ρελέ, δύο από ηλιακούς συλλέκτες. Για να ρίξετε υγρό καουτσούκ, χρησιμοποιήστε μια φόρμα από χοντρό χαρτί (όπως μια καρτ ποστάλ). Για να το φτιάξετε, τυλίξτε ένα φύλλο χαρτιού γύρω από ένα μολύβι και στερεώστε το χαρτί για να μην ξεδιπλωθεί. Αφού στεγνώσει η στρώση του πολυμερούς γύρω από το διάγραμμα, αφαιρέστε τη χάρτινη φόρμα.

Η συσκευή παρακολούθησης είναι αρκετά απλή στη λειτουργία. Αρχικά, συναρμολογήστε έναν απλό μηχανισμό παρακολούθησης.

Τοποθετήστε την μπαταρία σας σε έναν περιστρεφόμενο άξονα. Μπορείτε να τοποθετήσετε την μπαταρία σε κατάλληλο πλαίσιο και, στη συνέχεια, να συνδέσετε το πλαίσιο στον σωλήνα χρησιμοποιώντας ρουλεμάν τριβής ή κυλίνδρους. Στη συνέχεια, εγκαταστήστε έναν κινητήρα με κιβώτιο ταχυτήτων για να περιστρέψετε το πλαίσιο γύρω από τον άξονά του. Αυτό μπορεί να γίνει με πολλούς τρόπους.

Από το σχήμα μπορείτε να δείτε ότι πρόκειται για ένα απλό κύκλωμα διακόπτη πολικότητας Όταν εφαρμόζεται ρεύμα, ο ηλεκτροκινητήρας αρχίζει να περιστρέφεται. Η φορά περιστροφής του εξαρτάται από την πολικότητα της πηγής ισχύος.

Τη στιγμή της τροφοδοσίας, το ρελέ μεταγωγής πολικότητας RL1 2) δεν λειτουργεί επειδή το κύκλωμα τροφοδοσίας του τυλίγματος του έχει σπάσει από κανονικά ανοιχτές επαφές. Ο ηλεκτροκινητήρας περιστρέφει το πλαίσιο προς τον οριακό διακόπτη Νο. 1. Αυτός ο διακόπτης βρίσκεται έτσι ώστε το πλαίσιο να ακουμπάει πάνω του μόνο στην ακραία θέση περιστροφής του.

Όταν αυτός ο διακόπτης είναι κλειστός, ενεργοποιείται το ρελέ RL 1, το οποίο αλλάζει την πολικότητα της τάσης τροφοδοσίας στον ηλεκτροκινητήρα και ο τελευταίος αρχίζει να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αν και η τελική επαφή #1 ανοίγει ξανά, το ρελέ παραμένει αναμμένο επειδή οι επαφές του είναι κλειστές.

Όταν το πλαίσιο πατήσει τον οριακό διακόπτη Νο. 2, το κύκλωμα ισχύος του ρελέ RL 1 ανοίγει και το ρελέ σβήνει. Η φορά περιστροφής του κινητήρα αλλάζει ξανά και η παρακολούθηση του ουρανού συνεχίζεται.

Ο κύκλος διακόπτεται μόνο από το ρελέ καλαμιού RL 1 από το κύκλωμα παρακολούθησης της ηλιακής ακτινοβολίας, το οποίο ελέγχει το κύκλωμα τροφοδοσίας του ηλεκτροκινητήρα. Ωστόσο, το ρελέ RL 1 είναι μια συσκευή χαμηλού ρεύματος και δεν μπορεί να αλλάξει απευθείας το ρεύμα του κινητήρα. Έτσι, το ρελέ καλαμιού αλλάζει το βοηθητικό ρελέ, το οποίο ελέγχει τον ηλεκτροκινητήρα, όπως φαίνεται στο Σχ. 6.

Οι ηλιακοί συλλέκτες του συστήματος παρακολούθησης πρέπει να βρίσκονται κοντά στον μηχανισμό περιστροφής. Η γωνία κλίσης τους πρέπει να συμπίπτει με τη γωνία κλίσης του πολικού άξονα και η άρθρωση των μπαταριών πρέπει να κατευθύνεται προς τον μεσημεριανό ήλιο. Η ηλεκτρονική μονάδα συνδέεται απευθείας με τη συσκευή περιστροφής. Προσανατολίστε τη σχισμή του καλύμματος του φωτοτρανζίστορ παράλληλα με τον πολικό άξονα. Αυτό λαμβάνει υπόψη τις εποχιακές αλλαγές στη θέση του ήλιου πάνω από τον ορίζοντα.

Λίστα ανταλλακτικών

Q1—2N2222, τρανζίστορ

Q2—FPT-100, φωτοτρανζίστορ

R1—1000 Ohm, αντίσταση

RL1 - ρελέ (βλ. κείμενο)

6 ηλιακά κύτταρα πυριτίου, το καθένα από τα οποία παράγει ρεύμα 80 mA

Λογοτεχνία: Byers T. 20 σχέδια με ηλιακά κύτταρα: Per. από τα αγγλικά - Μ.: Mir, 1988.

Ας υποθέσουμε ότι μπορέσατε να παρακολουθήσετε τη θέση του Ήλιου στον ουρανό; Με άλλα λόγια, τι θα γινόταν αν περιστρέφατε το ηλιακό πάνελ κατά τη διάρκεια της ημέρας έτσι ώστε να είναι πάντα στραμμένο απευθείας στον ήλιο; Απλώς αλλάζοντας αυτή την παράμετρο, θα αυξήσετε τη συνολική παραγωγή από τα ηλιακά κύτταρα κατά περίπου 40%, που είναι σχεδόν το ήμισυ της παραγόμενης ενέργειας. Αυτό σημαίνει ότι 4 ώρες χρήσιμης ηλιακής έντασης μετατρέπονται αυτόματα σε σχεδόν 6 ώρες.Η παρακολούθηση του ήλιου δεν είναι καθόλου δύσκολη.

Αρχή λειτουργίας της συσκευής παρακολούθησης

Ένας αριθμός μεθόδων ηλιακής παρακολούθησης έχει αναπτυχθεί. Ένα από αυτά βασίζεται στην τοποθέτηση ηλιακών κυψελών σε μια βάση παράλληλη με τον πολικό άξονα. Ίσως έχετε ακούσει για παρόμοιες συσκευές που ονομάζονται συστήματα ισημερινής παρακολούθησης. Αυτός είναι ένας δημοφιλής όρος που χρησιμοποιείται από τους αστρονόμους.

Χάρη στην περιστροφή της Γης, μας φαίνεται ότι ο Ήλιος κινείται στον ουρανό. Αν λαμβάναμε υπόψη αυτή την περιστροφή της Γης, ο Ήλιος, μεταφορικά μιλώντας, θα «σταματούσε».

Το σύστημα παρακολούθησης του ισημερινού λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Έχει έναν περιστρεφόμενο άξονα παράλληλο με τον πολικό άξονα της Γης.

Εάν συνδέσετε ηλιακά κύτταρα σε αυτό και τα περιστρέψετε εμπρός και πίσω, θα έχετε μια απομίμηση της περιστροφής της Γης (Εικ. 1). Ένας άξονας ευθυγραμμισμένος με τον άξονα περιστροφής της Γης.

Η γωνία κλίσης του άξονα (πολική γωνία) καθορίζεται από τη γεωγραφική θέση και αντιστοιχεί στο γεωγραφικό πλάτος του τόπου στον οποίο είναι τοποθετημένη η συσκευή. Ας υποθέσουμε ότι ζείτε σε μια περιοχή που αντιστοιχεί σε 40°Β γεωγραφικό πλάτος. Στη συνέχεια, ο άξονας της συσκευής παρακολούθησης θα περιστραφεί υπό γωνία 40° ως προς τον ορίζοντα (στον Βόρειο Πόλο είναι κάθετος στην επιφάνεια της Γης (Εικ. 2).

Εικ.2

Χαρακτηριστικά της συσκευής παρακολούθησης

Ας εξετάσουμε πρώτα τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά της συσκευής, αναφερόμενοι στο Σχ. 3.

Εικ.3

Η ηλιακή μπαταρία αποτελείται από δύο πάνελ που περιέχουν τρία στοιχεία το καθένα, συνδεδεμένα σε σειρά και τοποθετημένα στα επίπεδα ενός διαφανούς πλαστικού περιβλήματος. Τα πάνελ συνδέονται παράλληλα.

Εικ.4

Ωραία, αλλά γιατί όλα αυτά; Τώρα θα μάθετε.

Ηλεκτρονικό σύστημα παρακολούθησης του ήλιου

Για να κατανοήσουμε την αρχή της λειτουργίας του, ας στραφούμε στο ηλεκτρονικό κύκλωμα που φαίνεται στο Σχ. 3. Αρχικά, ας εστιάσουμε την προσοχή μας στο ρελέ RL1. Για να απλοποιήσετε την περαιτέρω συζήτηση, υποθέστε ότι το τρανζίστορ Q1 είναι σε κορεσμό (αγώγιμο ρεύμα) και ότι το τρανζίστορ Q2 δεν υπάρχει.

Το ρελέ RL1 είναι ένα στοιχείο κυκλώματος που ανταποκρίνεται στο ρεύμα που το διαρρέει. Το ρελέ περιέχει ένα συρμάτινο πηνίο στο οποίο η ενέργεια του ηλεκτρικού ρεύματος μετατρέπεται σε ενέργεια του μαγνητικού πεδίου. Η ένταση του πεδίου είναι ευθέως ανάλογη με το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο.

Υπάρχει ένα ρελέ στο κύκλωμα συλλέκτη του τρανζίστορ Q1. Για να ενεργοποιήσετε το ρελέ, πρέπει να βραχυκυκλώσετε το τρανζίστορ Q1. Η αντίσταση /?1 ορίζει το ρεύμα πόλωσης που ανοίγει το τρανζίστορ Q1.

Καθώς ο φωτισμός του φωτοτρανζίστορ αυξάνεται, ένα ρεύμα συλλέκτη αρχίζει να ρέει, το οποίο ρέει μόνο μέσω της αντίστασης R1. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, μια αύξηση του ρεύματος μέσω μιας σταθερής αντίστασης R1 οδηγεί σε αύξηση της πτώσης τάσης σε αυτήν. Έτσι, αλλάζει και η τάση στον συλλέκτη του Q2.

Όταν ο ήλιος φεύγει από το οπτικό πεδίο του τρανζίστορ Q2, το τρανζίστορ

Σχέδιο

Ωστόσο, ένα πολύ σημαντικό σημείο είναι ο συντονισμός των χαρακτηριστικών των ηλιακών συλλεκτών και των ρελέ. Είναι απαραίτητο να επιλέξετε στοιχεία που παράγουν ρεύμα 80 mA στη μέγιστη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας. Η επιλογή μπορεί να γίνει μέσω δοκιμών. Αυτός ο ελεγκτής είναι αρκετά κατάλληλος για αυτό το σκοπό.

Βρήκα ότι οι κυψέλες ημισελήνου παράγουν ένα μέσο ρεύμα περίπου 80 mA. Επομένως, από όλους τους τύπους στοιχείων που διατίθενται προς πώληση, χρησιμοποίησα αυτά τα στοιχεία για τη συσκευή μου.

Εικ.5

Ηλεκτρονικός εγκέφαλος

Η περιέλιξη του ρελέ αποτελείται από 420 στροφές σύρματος χαλκού Νο. 36 εμαγιέ τυλιγμένο γύρω από ένα πλαίσιο αρκετά μικρό ώστε να ταιριάζει στην επαφή του καλαμιού με παρεμβολές. Χρησιμοποίησα ένα καλαμάκι για κοκτέιλ ως πλαίσιο. Αν αγγίξετε τις άκρες του καλαμιού με μια ζεστή λεπίδα μαχαιριού, θα σχηματιστούν μάγουλα πλαισίου, προστατεύοντας την περιέλιξη από το να γλιστρήσει πάνω από τις άκρες. Η αντίσταση περιέλιξης πρέπει να είναι 20-30 ohms. Τοποθετήστε το διακόπτη καλαμιού στο πλαίσιο και στερεώστε τον με μια σταγόνα κόλλας.

Το ένα άκρο του σωλήνα πρέπει να είναι πεπλατυσμένο έτσι ώστε να παραμένει ένα κενό πλάτους 0,8 mm. Συνδέστε το σωλήνα στο τρανζίστορ.

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα ελέγχου, που περιέχει τα στοιχεία Q1, Q2, R1 και RL1, είναι γεμάτο με υγρό καουτσούκ για σκοπούς σφράγισης.

Εργασία με τη συσκευή

Δεδομένου ότι το ρελέ εκτελεί μόνο λειτουργίες ενεργοποίησης και απενεργοποίησης στο ηλεκτρονικό κύκλωμα, είναι απαραίτητο να υπάρχουν στοιχεία που αλλάζουν την τάση περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα. Αυτό απαιτεί τερματικούς διακόπτες που βρίσκονται στις ακραίες θέσεις του πλαισίου. Συνδέονται σύμφωνα με το διάγραμμα που φαίνεται στο Σχ. 6. Ο οριακός διακόπτης Νο. 1 περιλαμβάνεται στο Σχ. Το 6 είναι λάθος. Για να διασφαλιστεί η σωστή λειτουργία του κυκλώματος, οι ακροδέκτες του διακόπτη ορίου πρέπει να συνδέονται παράλληλα με τις επαφές του ρελέ RL1, συνδεδεμένες σε σειρά με το ρελέ.

Εικ.6

Τη στιγμή της τροφοδοσίας, το ρελέ μεταγωγής πολικότητας RL1 δεν λειτουργεί επειδή το κύκλωμα τροφοδοσίας του τυλίγματος του έχει σπάσει από κανονικά ανοιχτές επαφές. Ο ηλεκτροκινητήρας περιστρέφει το πλαίσιο προς τον οριακό διακόπτη Νο. 1. Αυτός ο διακόπτης βρίσκεται έτσι ώστε το πλαίσιο να ακουμπάει πάνω του μόνο στην ακραία θέση περιστροφής του. Ο συγγραφέας ορίζει διαφορετικά ρελέ με τον ίδιο τρόπο στα διαγράμματα στα Σχήματα 3 και 6. Για να αποφευχθεί η σύγχυση στο μέλλον, το ρελέ RL1 στο Σχήμα 3 ονομάζεται ρελέ καλαμιού του συστήματος παρακολούθησης και οι επαφές του στο Σχήμα 6 ονομάζονται επαφές καλαμιού. Το ρελέ RL1 στο Σχ. 6 είναι πιο ισχυρό από έναν διακόπτη καλαμιού, με τρεις ομάδες επαφών μεταγωγής.

Όταν αυτός ο διακόπτης είναι κλειστός, ενεργοποιείται το ρελέ RL1, το οποίο αλλάζει την πολικότητα της τάσης τροφοδοσίας στον ηλεκτροκινητήρα και ο τελευταίος αρχίζει να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αν και η τελική επαφή #1 ανοίγει ξανά, το ρελέ παραμένει αναμμένο επειδή οι επαφές του είναι κλειστές.

Όταν το πλαίσιο πατήσει τον οριακό διακόπτη Νο. 2, το κύκλωμα ισχύος του ρελέ RL1 ανοίγει και το ρελέ σβήνει. Η φορά περιστροφής του κινητήρα αλλάζει ξανά και η παρακολούθηση του ουρανού συνεχίζεται.

Η ηλεκτρονική μονάδα συνδέεται απευθείας με τη συσκευή περιστροφής. Προσανατολίστε τη σχισμή του καλύμματος του φωτοτρανζίστορ παράλληλα με τον πολικό άξονα. Αυτό λαμβάνει υπόψη τις εποχιακές αλλαγές στη θέση του ήλιου πάνω από τον ορίζοντα.

Σήμερα, τα ηλιακά κύτταρα και τα ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούνται συχνά ως πηγές ενέργειας. Αλλά τα ηλιακά πάνελ παράγουν πολύ περισσότερη ενέργεια όταν είναι στραμμένα απευθείας στον ήλιο όλη την ώρα παρά όταν βρίσκονται σε σταθερή θέση. Για να γίνει αυτό, χρειάζεστε έναν ηλιακό ιχνηλάτη - έναν περιστρεφόμενο μηχανισμό που αλλάζει τη θέση του ηλιακού πάνελ σύμφωνα με τη θέση του ήλιου.

Αυτό το υλικό είναι μια δωρεάν μετάφραση της σελίδας του Mike Davis σχετικά με την κατασκευή ενός ηλιακού ιχνηλάτη με τα χέρια σας. Αφηγείται ο Μάικ Ντέιβις.

Μπορείτε να φτιάξετε έναν ηλιακό ιχνηλάτη με τα χέρια σας. Μπορείτε να το κάνετε και εσείς.

Εδώ είναι τα ηλιακά πάνελ μου σε έναν ηλιακό ιχνηλάτη, για την κατασκευή του οποίου χρησιμοποίησα έναν παλιό στροφέα κεραίας που αγόρασα για 15 $.

Εδώ είναι το κουτί κάτω από τον στροφέα κεραίας. Το κουτί ήταν άθλιο, αλλά το στροφείο μέσα ήταν ακόμα καινούργιο και τυλιγμένο σε αυθεντικό πλαστικό. Αυτό είναι ένα παλιό προϊόν που βασίζεται στην τεχνολογία από τη δεκαετία του 1960. Ο άντρας αγόρασε τη μονάδα καινούργια αλλά δεν τη χρησιμοποίησε ποτέ. Κάθισε σε ένα κουτί στο γκαράζ για δεκαετίες μέχρι που ο ιδιοκτήτης αποφάσισε τελικά να το ξεφορτωθεί και το έδωσε σε ένα μαγαζί.

Βασικά απλά πέταξα έξω σχεδόν όλα τα ηλεκτρονικά της μονάδας, κράτησα μόνο ό,τι είχε να κάνει με τη μετάδοση του κινητήρα και προσάρτησα το σύστημα ελέγχου μου. Αυτό θα συζητηθεί λεπτομερέστερα παρακάτω.

Το πρώτο βήμα ήταν να βρούμε έναν τρόπο τοποθέτησης του κινητήρα μετάδοσης κίνησης και του ηλιακού πάνελ. Αποφάσισα να φτιάξω ένα σύστημα παρακολούθησης που ήταν απλό, φθηνό και εύκολο να αποσυναρμολογηθεί για μεταφορά. Αυτό κατασκευάστηκε κυρίως από 2x4 από ξύλο και τυπικά εξαρτήματα βιδωμένα μεταξύ τους.

Σχεδιασμός ηλιακού ιχνηλάτη

Αυτή η συσκευή σχεδιάστηκε για να είναι φορητή: εύκολη αποσυναρμολόγηση και εύκολη συναρμολόγηση με λίγα μόνο εργαλεία. Ο πυρήνας του μπλοκ αποτελείται από μόλις πέντε κύρια μέρη: μια βόρεια πλευρά, μια νότια πλευρά, ένα περιστρεφόμενο συγκρότημα και δύο βραχίονες για να συγκρατούν τα πάντα.

Πριν από τη χρήση στη φύση, η μονάδα βάσης ιχνηλάτη θα ευθυγραμμιστεί με τον άξονα ανατολής-δύσης και του άξονα βορρά-νότου (χρησιμοποιώντας μια πυξίδα).

Εδώ είναι μια φωτογραφία της βόρειας πλευράς του ηλιακού ιχνηλάτη. Έχει πλάτος 48 ίντσες στη βάση και 43 1/2 ίντσες ύψος. Λάβετε υπόψη ότι αυτές οι διαστάσεις είναι σωστές για χρήση σε βόρειο γεωγραφικό πλάτος 34,6 μοιρών. Εάν βρίσκεστε πολύ πιο βόρεια ή νότια, τότε θα χρειαστεί να αλλάξετε το μέγεθος αυτού του τμήματος. Περισσότερα για αυτό παρακάτω. Το πλευρικό τοίχωμα είναι κατασκευασμένο από 2x4, κομμένο και κολλημένο μεταξύ τους. Παρατηρήστε ότι υπάρχουν δύο μικρά πόδια στο κάτω μέρος. Βοηθούν στην ισοπέδωση της συσκευής κατά την εγκατάσταση. Ο χώρος μεταξύ των κατακόρυφων 2x4 είναι ίσος με το πάχος της ξυλείας (περίπου 1 1/2 ίντσα).

Εδώ είναι μια φωτογραφία της νότιας πλευράς του ηλιακού ιχνηλάτη. Αυτή η πλευρά έχει πλάτος 24" και ύψος 13 1/2". Κατασκευάζεται επίσης από 2x4 κολλημένα και βιδωμένα. Αυτό το εξάρτημα έχει επίσης μικρά πόδια για να βοηθήσει στην ισοπέδωση ολόκληρης της μονάδας κατά την εγκατάσταση. Αυτό το τμήμα είναι πιθανώς περισσότερο ή λιγότερο καθολικό και θα λειτουργεί σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη. Και πάλι, το κενό μεταξύ των κατακόρυφων 2x4 είναι ίσο με το πάχος του 2x4 (περίπου 1 1/2 ίντσα).

Ο οριζόντιος βραχίονας 2x4 που συνδέει το κάτω μέρος της βόρειας πλευράς του ηλιακού ιχνηλάτη με το κάτω μέρος της νότιας πλευράς έχει μήκος 48 ίντσες. Εφαρμόζει ανάμεσα στους στύλους και βιδώνεται μέσα από αυτούς. Αυτό θα πρέπει επίσης να υπολογιστεί στο συγκεκριμένο γεωγραφικό πλάτος σας, καθώς η απόσταση μεταξύ του βόρειου και του νότιου πυλώνα θα αλλάξει καθώς αλλάζει η γωνία του άξονα Βορρά-Νότου.

Προστέθηκε ένα στήριγμα (κομμάτι 1x4) για να πάρει το μεγαλύτερο μέρος του φορτίου από το περιστρεφόμενο συγκρότημα (τοποθετημένο στα μπουλόνια που συγκρατούν το περιστρεφόμενο συγκρότημα στη θέση του).

Αυτή είναι η καρδιά του ηλιακού ιχνηλάτη. Αυτός είναι ο κινητήρας μετάδοσης κίνησης και η περιστρεφόμενη μονάδα. Η κεραία του κινητήρα και οι σχετικές δομές στερέωσης βρίσκονται στα αριστερά. Ο χαλύβδινος σωλήνας μιας ίντσας, μήκους 4 ποδιών, κινείται από έναν στροφέα και θα μεταφέρει τα ηλιακά πάνελ. Τα ρουλεμάν και οι σύνδεσμοι της δομής βρίσκονται στη δεξιά πλευρά. Λεπτομέρειες παρακάτω.

Εμφανίζεται ένα κοντινό πλάνο του κινητήρα. Αυτός ο περιστροφέας κεραίας έχει σχεδιαστεί για να τοποθετείται σε σταθερό ιστό και να περιστρέφει έναν κοντύτερο ιστό με την κεραία συνδεδεμένη σε αυτόν. Δημιούργησα λοιπόν έναν ψευδο-σταθερό ιστό για να τον στερεώσω. Ένα κοντό κομμάτι σωλήνα 1" στην κορυφή (κάτω από το σύρμα) χρησιμεύει ως σημείο στερέωσης για τον στροφέα. Το μικρό μήκος του σωλήνα συνδέεται με μια φλάντζα, η οποία με τη σειρά της βιδώνεται σε ένα τετράγωνο κομμάτι ξύλου 3 1/2 x 3 1/2 ιντσών, βιδωμένο σε ένα κομμάτι ξυλείας 2x4 μήκους 12 ιντσών. Αυτό το 2x4 τρέχει ανάμεσα στους στύλους της βόρειας πλευράς και συγκρατείται στη θέση του με μπουλόνια.

Εδώ είναι ένα κοντινό πλάνο του ρουλεμάν στο κάτω άκρο του σωλήνα μήκους 4 ποδιών που μεταφέρει τα ηλιακά πάνελ. Η μετάβαση γίνεται χρησιμοποιώντας φλάντζες.

Την πρώτη φορά που συναρμολόγησα τη συσκευή, σύσφιξα όλα τα μέρη με μεγάλους σφιγκτήρες. Μόλις πήρα τη σωστή γωνία του άξονα, οι σφιγκτήρες σφίχτηκαν. Στη συνέχεια άνοιξα τρύπες για μακριές βίδες για να συνδέσω όλα τα κομμάτια μεταξύ τους.

Θα πρέπει να μιλήσω λίγο για το πώς προσδιόρισα τη γωνία του άξονα βορρά-νότου (περιστροφή ιχνηλάτη). Η συσκευή πρέπει να είναι ευθυγραμμισμένη με το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής όπου θα χρησιμοποιηθεί. Δεν το έκανα ρυθμιζόμενο. Αυτή θα είναι η σωστή γωνία την άνοιξη και το φθινόπωρο όταν βρίσκομαι συνήθως στην ιδιοκτησία μου. Θα είναι λίγο πολύ ψηλά το καλοκαίρι και λίγο χαμηλό το χειμώνα. Ωστόσο, τα ηλιακά πάνελ θα παρέχουν σημαντικά περισσότερη ενέργεια από ό,τι όταν είναι σταθερά.

Η γωνία του άξονα περιστροφής σε σχέση με το έδαφος ρυθμίζεται ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος του τόπου όπου θα χρησιμοποιηθεί ο ηλιακός ιχνηλάτης. Σκεφτείτε το με αυτόν τον τρόπο. Εάν χρησιμοποιήθηκε στον ισημερινό, όπου το γεωγραφικό πλάτος είναι 0, η γωνία σε σχέση με το έδαφος θα είναι 0, επομένως ο άξονας θα είναι οριζόντιος. Όταν χρησιμοποιείται σε έναν από τους πόλους, 90 ή -90 μοίρες γεωγραφικού πλάτους, η γωνία σε σχέση με το έδαφος θα είναι κάθετη. Συνεπάγεται ότι η σωστή γωνία αντιστοιχεί πάντα στο γεωγραφικό πλάτος του τόπου όπου θα χρησιμοποιηθεί ο ιχνηλάτης. Το κομμάτι γης μου είναι περίπου 34,6 μοίρες βόρειου γεωγραφικού πλάτους, οπότε αυτή είναι η γωνία που χρησιμοποίησα.

Έτσι, η γωνία σας μπορεί να ποικίλλει, αλλά το ίδιο θα διαφέρει και οι διαστάσεις της δομής της βάσης σας. Οι διαστάσεις της βάσης εξαρτώνται από τη γωνία που χρησιμοποιείται. Πρέπει να υπολογιστούν τόσο το ύψος της βόρειας και της νότιας πλευράς όσο και η απόσταση μεταξύ της νότιας και της βόρειας πλευράς.

Μπορούν εύκολα να δημιουργηθούν ρυθμιζόμενες εκδόσεις του σχεδίου, επιτρέποντας χαμηλότερη γωνία το καλοκαίρι και μεγαλύτερη γωνία το χειμώνα. Ωστόσο, προς το παρόν θα το αφήσω αυτό ως άσκηση για τον αναγνώστη, είμαι ευχαριστημένος με αυτό που είναι προς το παρόν.

Εδώ είναι μια άλλη φωτογραφία της εγκατεστημένης κεφαλής περιστροφέα.

Αυτή η φωτογραφία δείχνει πώς το κάτω άκρο του ρουλεμάν του σωλήνα μετάδοσης κίνησης ταιριάζει στο πλαίσιο της νότιας πλευράς και συγκρατείται στη θέση του με μπουλόνια. Το άλλο άκρο είναι προσαρτημένο στη βόρεια πλευρά. Το κάτω άκρο του διαγώνιου βραχίονα είναι επίσης ορατό.

Ακολουθεί ένα κοντινό πλάνο του τρόπου σύνδεσης του ρουλεμάν χρησιμοποιώντας εξαρτήματα.

Αυτή η φωτογραφία δείχνει ένα από τα κουφώματα αλουμινίου που συγκρατούν τα ηλιακά πάνελ στον ιχνηλάτη. Είναι κατασκευασμένο από γωνιακό αλουμίνιο, περιέχει πάνελ 100W και έχει εσωτερικές διαστάσεις 47 1/8 επί 21 1/2 ίντσες. Βασικά, είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από τις εξωτερικές διαστάσεις του ηλιακού πάνελ. Το πάνελ συγκρατείται στη θέση του με βίδες που περνούν μέσα από τα πλαίσια και στα πλαϊνά του πίνακα.

Μπορείτε να δείτε τα κοψίματα στο πλαίσιο για τοποθέτηση στον σωλήνα ιχνηλάτη.

Αυτή η φωτογραφία δείχνει πώς ενώνεται το πλαίσιο στις γωνίες (η συγκόλληση των γωνιών είναι επίσης δυνατή).

Εδώ είναι ένα κοντινό πλάνο των τομών στο πλαίσιο για την τοποθέτηση του ιχνηλάτη στον σωλήνα. Οι εσοχές έχουν το ίδιο βάθος με τους σφιγκτήρες που χρησιμοποιούνται για την εγκατάσταση.

Ακολουθεί ένα κοντινό πλάνο του τρόπου με τον οποίο χρησιμοποιούνται οι σφιγκτήρες για τη σύνδεση του πλαισίου στον σωλήνα παρακολούθησης. Ο σφιγκτήρας ασφαλίζει πραγματικά το πλαίσιο στον σωλήνα αρκετά σφιχτά. Έμεινα έκπληκτος με το πόσο καλά λειτούργησε.

Κατά την πρώτη δοκιμή εσωτερικού χώρου, τοποθέτησα μόνο ένα ηλιακό πάνελ κατά μήκος ολόκληρου του σωλήνα μετάδοσης κίνησης (στην τελική έκδοση θα έπρεπε να είχα τοποθετήσει δύο μπαταρίες). Εάν έχετε ή χρειάζεστε μόνο μία μπαταρία, αυτός είναι ο τρόπος για να την εγκαταστήσετε.

Αυτή η φωτογραφία δείχνει δύο κουφώματα αλουμινίου στερεωμένα σε ένα σωλήνα κίνησης.

Αυτή η φωτογραφία δείχνει δύο ηλιακούς συλλέκτες στον ιχνηλάτη. Οι βίδες συγκρατούν τις μπαταρίες στη θέση τους, ώστε ο αέρας να μην μπορεί να τις διώξει από τα πλαίσια.

Ο επάνω πίνακας είναι εμπορικός, αγόρασα αυτή τη μονάδα 100W επειδή είχα μια πολύ μεγάλη έκπτωση σε αυτό. Το κάτω πάνελ είναι ένα από τα σπιτικά μου ηλιακά πάνελ 60 watt. Ακολουθήστε τον σύνδεσμο για να δείτε πώς τα φτιάχνω.

Τα 160 watt μπορεί να μην ακούγονται πολλά, αλλά οι ανάγκες μου σε ισχύ είναι ελάχιστες. Ο ιχνηλάτης και η σπιτική μου ανεμογεννήτρια αλληλοσυμπληρώνονται, οι μπαταρίες μου παραμένουν φορτισμένες και έχω αρκετό ρεύμα.

Αυτή η φωτογραφία δείχνει τον σωλήνα αντίβαρου. Αυτό είναι ένα κομμάτι χαλύβδινου σωλήνα μιας ίντσας μήκους 30 ιντσών. Βιδώνει στη γωνία στο επάνω άκρο του μπλοκ κινητήρα. Ένας σωλήνας είναι περισσότερο αντίβαρο από αυτό που χρειάζεται για ένα πάνελ. Για τα δύο πάνελ πρόσθεσα ένα ατσάλινο εξάρτημα T στο άκρο του σωλήνα. Ο στροφέας κεραίας σχεδιάστηκε για να κινείται με ισορροπημένο τρόπο σε σχέση με τον κατακόρυφο ιστό. Το αντίβαρο μειώνει την ποσότητα της ροπής που πρέπει να παρέχει ο κινητήρας για να μετακινήσει τα πάνελ που αιωρούνται σχεδόν οριζόντια σε σχέση με τον ιστό. Τα πάνελ σας πιθανότατα ζυγίζουν διαφορετικά και απαιτούν διαφορετικές τοποθετήσεις αντίβαρων. Πειραματιστείτε με διαφορετικά μήκη σωλήνων ή/και πρόσθετα εξαρτήματα για να επιτύχετε την ισορροπία όσο το δυνατόν πιο κοντά στο ιδανικό και να αποτρέψετε την υπερφόρτωση του κινητήρα ή των γραναζιών.

Για να συνεχίσετε, κάντε κλικ στο κουμπί με τον αριθμό 2

Μονάδα ελέγχου ηλιακού ιχνηλάτη

Εδώ είναι το αρχικό διάγραμμα κυκλώματος του περιστροφέα κεραίας. Όλα είναι απολύτως ηλεκτρομηχανικά. Πολύ παλιό σχολείο, σχεδόν πρωτόγονο. Από τη θετική πλευρά, εξακολουθεί να λειτουργεί μετά από δεκαετίες αποθήκευσης. Ένα από τα χαρακτηριστικά αυτής της παλιάς μονάδας είναι ότι ο κινητήρας που περιστρέφει τις κεφαλές λειτουργεί με 24 VAC. Αυτό τον έκανε δύσκολο να σχεδιάσει ένα νέο σύστημα ελέγχου. Έψαχνα τρόπους να τροποποιήσω ή να αυτοματοποιήσω την αρχική μονάδα ελέγχου, αλλά δεν μπορούσα να καταλάβω πώς να την κάνω να λειτουργήσει. Ως εκ τούτου, εγκατέλειψα την πρόθεση να χρησιμοποιήσω το παλιό χειριστήριο, το αποσυναρμολόγησα σε μέρη και άρχισα να σχεδιάζω ένα νέο.

Δεν μπόρεσα να επαναχρησιμοποιήσω πολλά από αυτά τα εξαρτήματα. Στην πραγματικότητα χρησιμοποιείται η κεφαλή του περιστροφέα. Αλλά από τη μονάδα ελέγχου κράτησα μόνο τον μετασχηματιστή από 120V σε 24V (#110) και τον πυκνωτή κινητήρα (#107).

Εδώ είναι το κύκλωμα ελεγκτή ηλεκτρονικών που κατέληξα μετά από αρκετές δοκιμές. Διάγραμμα πλήρους μεγέθους εδώ. Ο σχεδιασμός βασίζεται στο MBED, μια πλατφόρμα ταχείας δημιουργίας πρωτοτύπων. Η ενότητα MBED μπορεί να προγραμματιστεί σε C χρησιμοποιώντας ένα διαδικτυακό IDE. Το MBED είναι αρκετά ισχυρό και έχει πολλές δυνατότητες IO. Είναι πραγματικά υπερβολικό για αυτό το έργο, αλλά ήμουν εξοικειωμένος με τα MBED καθώς τα έχω χρησιμοποιήσει σε έργα στη δουλειά. Μπορείτε εύκολα να το αντικαταστήσετε με ένα Arduino, Raspberry Pi ή άλλο για να κάνετε το ίδιο.

Η καρδιά του συστήματος είναι το MBED. Διαβάζει την τιμή της τάσης (χρησιμοποιώντας τις δύο αναλογικές εισόδους του) από δύο μικρά ηλιακά πάνελ τοποθετημένα σε ορθή γωνία μεταξύ τους. Ο κινητήρας του στροφέα κεραίας κινείται έτσι ώστε να διατηρεί την τάση από τα δύο ηλιακά πάνελ σχεδόν ίση, κρατώντας τα στραμμένα προς τον ήλιο.

Ο κινητήρας τροφοδοτείται με ρεύμα κλείνοντας το ρελέ και ενεργοποιώντας τον μετατροπέα AC. Η φορά περιστροφής του κινητήρα ελέγχεται από άλλο ρελέ. Χρησιμοποίησα ρελέ αυτοκινήτου 40Α επειδή είναι φθηνά, διαθέσιμα παντού και είχα ήδη μερικά στο χέρι. Το ρελέ κινείται από τρανζίστορ ισχύος Darlington TIP120 που ελέγχονται από γραμμές εξόδου από το MBED. Δύο κουμπιά έχουν προστεθεί για χειροκίνητη κίνηση του κινητήρα κατά τη διάρκεια της δοκιμής και για την αντιμετώπιση προβλημάτων. Πατώντας το PB1 μετακινείται ο κινητήρας δυτικά. Το πάτημα των PB1 και PB2 μαζί μετακινεί τον κινητήρα προς τα ανατολικά.

Δύο τερματικοί διακόπτες συνδέονται στις γραμμές εισόδου MBED. Η κίνηση ξεκινά μόνο προς την καθορισμένη κατεύθυνση εάν ο τερματικός διακόπτης είναι κλειστός. Η κίνηση διακόπτεται λόγω διακοπών, εάν οι διακόπτες ορίου είναι ανοιχτοί.

Ο ρυθμιστής LM7809 με +9V παρέχει σταθερή ισχύ για το MBED από μια πηγή 12V. Το MBED βασίζεται στη λογική 3.3 και διαθέτει ενσωματωμένο ρυθμιστή και 3.3 γραμμές εξόδου, ενώ χρησιμοποιούνται αντιστάσεις για ταίριασμα.

Λίστα εξαρτημάτων μονάδας ελέγχου ηλιακού ιχνηλάτη

C3 – NPO (λαμβάνεται από το αρχικό πλαίσιο ελέγχου)

D1-D2 – 1N4001 ή παρόμοιες δίοδοι

ECell-WCell – ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης σεληνιούχου ινδίου χαλκού (CIS).

F1 – 2A ασφάλεια αργής εμφύσησης

IC1 – LM7809 + ρυθμιστής τάσης 9V

IC2 – NXP LPC1768 MBED

Ρελέ τύπου K1-K2 – 40A SPDT Bosch Automotive

LS1-LS2 – Διακόπτης NC γρήγορης επαφής (δείτε παρακάτω)

PB1-PB2 – κουμπί γρήγορης επαφής ΟΧΙ

Q1-Q2 – TIP120 NPN Τρανζίστορ ισχύος Darlington

R1-R6 – Αντιστάσεις 1k 1/8 W

R7-R8 – 10K Trimpots

T1 – 120VAC σε 24VAC 2A μετασχηματιστής κατεβάσματος

Μετατροπέας AC – Μετατροπέας εναλλασσόμενου ρεύματος 200-250W 12V DC σε 120V

Ο κωδικός (λογισμικό) για αυτό το έργο βρίσκεται στη διεύθυνση http://mbed.org/users/omegageek64/code/suntracker/. Αυτό είναι ένα αρκετά απλό πρόγραμμα. Όπως είπα παραπάνω, το MBED είναι υπερβολικό για αυτό το έργο. Ωστόσο, οι αναξιοποίητες δυνατότητές του θα μπορούσαν να επιτρέψουν την προσθήκη νέων χαρακτηριστικών στο μέλλον (θα μπορούσε να προστεθεί ένας δεύτερος μηχανοκίνητος άξονας, να προστεθεί έλεγχος φόρτισης και αντιστάθμιση θερμοκρασίας).

Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα του κιβωτίου ελέγχου στεγάζονται σε ένα παλιό κουτί πυρομαχικών που παρέλαβα από ένα κατάστημα με οικονομίες με 5 $. Είναι το τέλειο περίβλημα, ανθεκτικό, ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες και ευρύχωρο. Περιλαμβάνει δύο ρελέ αυτοκινήτου 40 Amp, έναν μετατροπέα, έναν μετασχηματιστή 120V/24V, έναν πίνακα ψωμιού που περιέχει λογική κίνησης, μια βάση ασφαλειών και μπλοκ ακροδεκτών για καλωδίωση.

Αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε σε πολύ πρώιμο στάδιο του έργου ηλιακού ιχνηλάτη με μια πρώιμη έκδοση των ηλεκτρονικών σε αυτήν. Ο μικρός μετατροπέας 100 W που φαίνεται στη φωτογραφία αντικαταστάθηκε αργότερα από έναν πιο αξιόπιστο. Ο μικρός μετατροπέας λειτούργησε, αλλά νόμιζα ότι αυτό ήταν το αδύνατο σημείο. Οπότε αγόρασα ένα μεγάλο στα 250W. Τότε ο κινητήρας κινείται πιο γρήγορα και πιο ομαλά και δεν ακούγονται περίεργοι ήχοι, σαν από ζώο που πεθαίνει.

Εδώ άρχισα να εγκαθιστώ τα ηλεκτρονικά μέσα στο κουτί πυρομαχικών. Τοποθετήθηκαν το ρελέ, ο μετασχηματιστής, το μπλοκ ακροδεκτών και μία από τις λωρίδες ακροδεκτών.

Αν και τα ηλεκτρονικά του ηλιακού ιχνηλάτη φαίνεται να είναι το τελευταίο πράγμα για το οποίο πρέπει να μιλήσουμε σε αυτήν την ιστοσελίδα, ήταν στην πραγματικότητα ένα από τα πρώτα πράγματα που άρχισα να δουλεύω μετά την αγορά του περιστροφέα κεραίας. Τα ηλεκτρονικά πέρασαν από πολλές διαφορετικές εκδόσεις πριν καταλήξω στον τελικό σχεδιασμό.

Εδώ είναι μια άποψη του εσωτερικού του κουτιού πυρομαχικών με όλα τα ηλεκτρονικά εγκατεστημένα. Λευκή διάταξη με όλη τη λογική στην επάνω δεξιά γωνία. Το μακρύ μαύρο ορθογώνιο είναι ο μετατροπέας. Το breadboard και ο μετατροπέας συγκρατούνται στη θέση τους με Velcro βιομηχανικής αντοχής.

Αν κοιτάξετε προσεκτικά, θα δείτε ότι το καλώδιο USB είναι συνδεδεμένο στη μονάδα MBED της πλακέτας και πηγαίνει στο netbook μου, μόλις φαίνεται στο πάνω μέρος της φωτογραφίας. Αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε κατά τον προγραμματισμό/δοκιμή/ρύθμιση των ηλεκτρονικών της μονάδας.

Εδώ είναι ένα κοντινό πλάνο του πίνακα με τους «εγκεφάλους» του συστήματος πάνω του. Η μονάδα υπολογιστή MBED βρίσκεται στα δεξιά. Αριστερά του MBED υπάρχουν δύο trimppot για τη ρύθμιση των σημάτων από την κεφαλή του αισθητήρα. Κάτω από αυτά υπάρχουν τρανζίστορ ισχύος για τον έλεγχο του ρελέ. Περαιτέρω αριστερά υπάρχουν κουμπιά χειροκίνητης διόρθωσης (πατήστε για να μετακινήσετε τον ιχνηλάτη χειροκίνητα). Υπάρχει ένας ρυθμιστής τάσης 9V στην άκρη αριστερά.

Η διάταξη είναι προσωρινή. Στη συνέχεια θα φτιάξω το σωστό PCB και θα το εγκαταστήσω.

Η κεφαλή του αισθητήρα αποτελείται από δύο μικρά ηλιακά κύτταρα λεπτού φιλμ Copper Indium di Selenide (CIS) του ίδιου τύπου που χρησιμοποίησα στο σπιτικό μου πτυσσόμενο ηλιακό στοιχείο 15W. Έχω πολλά από αυτά τα αντικείμενα που έχουν μείνει αχρησιμοποίητα.

Δύο μικρές ηλιακές κυψέλες είναι τοποθετημένες σε γωνία 90 μοιρών μεταξύ τους. Η ιδέα ήταν ότι καθώς το ένα ή το άλλο στοιχείο λάμβανε περισσότερο ήλιο, ο ηλιακός ιχνηλάτης θα κινούνταν μέχρι να σβήσει το φως.

Εδώ φαίνεται μια όψη της ολοκληρωμένης κεφαλής αισθητήρα ηλιακού ιχνηλάτη. Αυτό είναι τοποθετημένο σε ένα κοντό κομμάτι σωλήνα αλουμινίου, το οποίο με τη σειρά του θα τοποθετηθεί στον ενεργοποιητή σωλήνα παρακολούθησης. Έχω δείξει κάποια μεγέθη για όσους μου ζητούν πάντα να τα συμπεριλάβω. Η κεφαλή του αισθητήρα στερεώνεται με σφιγκτήρα.

Ακολουθεί μια όψη της κεφαλής του αισθητήρα που είναι προσαρτημένη στον ηλιακό ιχνηλάτη. Τοποθετείται σε σωλήνα που βγαίνει από την κορυφή του στροφέα.

Οι δύο τερματικοί διακόπτες είναι τοποθετημένοι σε γωνιακό βραχίονα αλουμινίου που είναι συνδεδεμένος στον αγωγό μετάδοσης κίνησης με σφιγκτήρα με τον ίδιο τρόπο όπως τα ηλιακά πάνελ.

Οι λεπίδες του διακόπτη έρχονται σε επαφή με μακριές βίδες ελέγχου που προεξέχουν από την ξύλινη δομή στήριξης του κινητήρα μετάδοσης κίνησης. Οι τερματικοί διακόπτες σταματούν την κίνηση του ηλεκτροκινητήρα και στα δύο (ανατολικά και δυτικά) άκρα της διαδρομής. Οι διακόπτες είναι συνήθως κλειστοί και ανοίγουν όταν συμπληρωθεί το όριο διαδρομής.

Δοκιμή, ρύθμιση και οριστικοποίηση του ηλιακού ιχνηλάτη

Αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε κατά τη διάρκεια μιας συνεδρίας εντοπισμού σφαλμάτων στο εργαστήριό μου το περασμένο Σαββατοκύριακο πριν φύγω για την Αριζόνα. Το netbook μου είναι συνδεδεμένο στο MBED της μονάδας ελέγχου. Η μπαταρία είναι μεγάλη, βαθύ κύκλου και παρέχει ρεύμα στα ηλεκτρονικά και τη μονάδα παρακολούθησης (όχι στο πλαίσιο).

Μια άλλη φωτογραφία δοκιμής και εντοπισμού σφαλμάτων της μονάδας ελέγχου. Ο αισθητήρας λειτούργησε καλά στο περιβάλλον του εργαστηρίου μου.

Μετά από αυτό, ήδη στην Αριζόνα, ανακαλύφθηκε ένα πρόβλημα. Πολύ ισχυρότερο φυσικό ηλιακό φως τροφοδοτούσε τα ηλιακά κύτταρα του αισθητήρα, ακόμα κι αν ήταν σε αρκετά οξεία γωνία με τον ήλιο. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα ο ιχνηλάτης να μην παρακολουθεί τον ήλιο με την απαιτούμενη ακρίβεια.

Βρέθηκε λύση στο πρόβλημα τοποθετώντας ένα πάνελ σκίασης μπροστά από τα ηλιακά κύτταρα και χρησιμοποιώντας μαύρη ηλεκτρική ταινία για να καλύψει μέρος των ηλιακών κυψελών.

Αυτή είναι η πρώτη έκδοση του πάνελ συσκότισης, ένα κομμάτι μετάλλου κομμένο από ένα αλουμινένιο κουτί αναψυκτικού, η μόνη λεπτή λαμαρίνα που είχα στο χέρι εκείνη την εποχή.

Το πρωτότυπο του πάνελ dimming λειτούργησε τόσο καλά που κατασκευάστηκε ένα μόνιμο πάνελ μείωσης φωτεινότητας από ένα φύλλο αλουμινίου 1/32 που αγοράστηκε από ένα κατάστημα υλικού την επόμενη μέρα. Έγινε φαρδύτερο, ώστε να παρέχει μια ευρύτερη απόχρωση, ώστε να μπορώ να εξαλείψω την κολλητική ταινία στα ηλιακά κύτταρα.

Το πάνελ φωτισμού ηλιακού ιχνηλάτη είναι τοποθετημένο σε δύο βίδες που του επιτρέπουν να περιστρέφεται προς τα ανατολικά και τα δυτικά. Αυτό είναι απαραίτητο για την ακριβή ρύθμιση της ακρίβειας κατάδειξης του ιχνηλάτη. Με αυτό το πάνελ ο ιχνηλάτης άρχισε πραγματικά να λειτουργεί καλά.

Στη φωτογραφία μπορείτε να δείτε πόσο από το ανατολικό στοιχείο βρίσκεται σε σκιά. Όταν η διαφορά στην έξοδο ρεύματος μεταξύ των στοιχείων υπερβεί ένα ορισμένο όριο, ο ιχνηλάτης θα αρχίσει να κινείται.

Εδώ είναι μια φωτογραφία της τελικής έκδοσης της βάσης συσκότισης με διαστάσεις.

Ο πίνακας μείωσης της φωτεινότητας λειτουργεί εξαιρετικά. Αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε αργά την ημέρα και ο ηλιακός ιχνηλάτης είχε καλύψει σχεδόν ολόκληρη τη διαδρομή του πριν από τη δύση του ηλίου. Η συσκευή λειτουργεί πολύ καλά. Δεν θα μπορούσα να είμαι πιο ευχαριστημένος.

Η βαθμονόμηση του ιχνηλάτη είναι αρκετά απλή. Σε μια καθαρή μέρα, συνδέστε τον φορητό υπολογιστή σας στη μονάδα MBED στο tracker, ανοίξτε την εφαρμογή για να δείτε τις πληροφορίες MBED. Ρυθμίστε τη ράβδο ρύθμισης φωτισμού έτσι ώστε να είναι κεντραρισμένη. Τοποθετήστε χειροκίνητα τον ιχνηλάτη ώστε να δείχνει προς τον Ήλιο και, στη συνέχεια, απενεργοποιήστε τον μετατροπέα για να αποτρέψετε την κίνηση του ιχνηλάτη από μόνο του. Ρυθμίστε τα κουμπιά έως ότου η ανατολή και η δυτική ένδειξη να είναι περίπου ίσες. Πλησιάστε τις όσο το δυνατόν πιο κοντά. Κάντε το πολύ γρήγορα γιατί ο ήλιος κινείται. Μπορείτε πάντα να κεντράρετε ξανά τον ιχνηλάτη στον ήλιο και να προσπαθήσετε ξανά. Αφού προσαρμόσετε, ενεργοποιήστε τον μετατροπέα και δείτε πόσο καλά παρακολουθεί ο ιχνηλάτης τον ήλιο.

Επειδή ο Ήλιος κινείται αργά, η βαθμονόμηση μπορεί να πάρει κάποιο χρόνο. Ίσως χρειαστεί να περιμένετε μία ή δύο ώρες, ή ακόμα και το μεγαλύτερο μέρος της ημέρας, για να γίνει η προσαρμογή.

Εδώ ο ιχνηλάτης είναι στραμμένος ελαφρώς ανατολικά του κέντρου σε μια συννεφιασμένη μέρα. Ακόμη και μέσα από λεπτά σύννεφα, ο ιχνηλάτης λειτουργεί καλά. Ο ιχνηλάτης σταματά να παρακολουθεί τον ήλιο όταν τα σύννεφα είναι πυκνά και η φωτεινότητα του ουρανού είναι συνήθως αρκετά ομοιόμορφη.

Αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε κατά τη διάρκεια δοκιμών στην Αριζόνα. Ο σπιτικός ελεγκτής φόρτισης και ο μετατροπέας μου για ισχύ 120 VAC συνδέονται χρησιμοποιώντας ένα πορτοκαλί καλώδιο επέκτασης. Στη συνέχεια, η μπαταρία και τα ηλεκτρονικά θα βρίσκονται σε ένα προστατευμένο περίβλημα, θα υπάρχουν καλώδια υπόγεια για 120V AC και 12V DC, ένας τηλεχειριστής τροφοδοσίας για τον μετατροπέα και ένα βολτόμετρο μπαταρίας θα εγκατασταθεί στην καμπίνα. Είναι στο σχέδιο.

Φυσάει στο κομμάτι γης μου στην Αριζόνα. Κάθε μέρα μπορούσαμε να δούμε ριπές έως και 35 mph. Είναι ακόμα χειρότερο αν ξεκινήσει μια καταιγίδα. Αυτή η φωτογραφία δείχνει ξύλινους πασσάλους στις τέσσερις γωνίες της βάσης του ηλιακού ιχνηλάτη για να το κρατάτε στη θέση του. Μόλις αποφασίσω πού θα τοποθετήσω μόνιμα τον ιχνηλάτη, πιθανότατα θα χρησιμοποιήσω ατσάλινα μανταλάκια για να τον κρατήσω στη θέση του (δεν θα σαπίσουν στο έδαφος).

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ - Νομίζω ότι βρήκα έναν φθηνό και εύκολο τρόπο για την προστασία της κεφαλής του αισθητήρα στις καιρικές συνθήκες. Έκοψα ένα μπουκάλι 2 λίτρων στη μέση και το τοποθέτησα στην κεφαλή του αισθητήρα. Έπρεπε να κόψω μερικές σχισμές στο κάτω μέρος του μπουκαλιού για να το κάνω να γλιστρήσει γύρω από τον τετράγωνο σωλήνα στο κάτω μέρος του κεφαλιού. Μπορώ να προσαρμόσω τη θέση του πλαισίου μείωσης του φωτισμού (αν χρειάζεται) μέσω του καλύμματος της οπής.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ - Έκανα κάποιες αλλαγές στον ηλιακό ιχνηλάτη. Πρώτα, όπως μπορείτε να δείτε σε αυτή τη φωτογραφία, βάφτηκε για να προστατεύσει το ξύλο από τις καιρικές συνθήκες. Επί του παρόντος, είναι επίσης τοποθετημένο στο τούβλο για να μην έρχεται σε επαφή με βρεγμένο έδαφος.

Οι ξύλινοι πάσσαλοι αντικαταστάθηκαν από μακριές ατσάλινες πασσάλους που οδηγήθηκαν βαθιά στο έδαφος. Οι μακριές βίδες περνούν από τις τρύπες και ασφαλίζουν τον ιχνηλάτη.

Προστέθηκε ένα στήριγμα για να σταθεροποιήσει τις μπαταρίες και να αποτρέψει την ανατροπή τους στους δυνατούς ανέμους.

Η οριζόντια λωρίδα στήριξης ενισχύθηκε με συγκόλληση ενός συνδέσμου χαλύβδινου σωλήνα 1/2 ίντσας στον κύριο σωλήνα στήριξης μιας ίντσας. Δύο κομμάτια μήκους 24" σωλήνα 1/2" σχημάτισαν στη συνέχεια μια οριζόντια δοκό.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ – Οι παλιοί τερματικοί διακόπτες έχουν αντικατασταθεί με νέους σφραγισμένους για προστασία από τη σκόνη και την υγρασία.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ - Έφτιαξα μια νέα κεφαλή αισθητήρα αδιάβροχη για το ηλιακό σύστημα παρακολούθησης. Η κεφαλή είναι τώρα τοποθετημένη σε ένα διαφανές πλαστικό βάζο.

Το πάνελ ρύθμισης φωτισμού βρίσκεται επί του παρόντος στο εξωτερικό του δοχείου για ευκολία παρακολούθησης και ασφαλίζεται στη θέση του με έναν απλό σφιγκτήρα. Μόλις εγκατασταθεί η νέα κεφαλή αισθητήρα στο σύστημα παρακολούθησης, το σφραγιστικό σιλικόνης γύρω από ολόκληρη την άκρη του καπακιού του βάζου θα το προστατεύσει από την υγρασία.

Ακολουθεί μια όψη της κεφαλής του αισθητήρα με αφαιρεμένο το δοχείο. Η αρχική κεφαλή είχε δύο ηλιακά κύτταρα τοποθετημένα σε γωνία 90 μοιρών μεταξύ τους. Αυτό το σχέδιο δεν χωράει σε αυτό το βάζο, γι 'αυτό τοποθέτησα τα στοιχεία σε μια πιο έντονη γωνία 60 μοιρών.

Αυτή η φωτογραφία δείχνει την κάτω πλευρά της κεφαλής του αισθητήρα. Δείχνει επίσης πώς το στήριγμα στερέωσης βιδώνει στο καπάκι του βάζου. Το στήριγμα στερέωσης θα στερεωθεί στον κύριο άξονα παρακολούθησης χρησιμοποιώντας ένα σφιγκτήρα.

Ηλιακός ιχνηλάτης Radiofishka

Όπως γνωρίζετε, η απόδοση ενός ηλιακού πάνελ είναι μέγιστη όταν εκτίθεται στο άμεσο ηλιακό φως. Αλλά επειδή Δεδομένου ότι ο ήλιος κινείται συνεχώς στον ορίζοντα, η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών μειώνεται σημαντικά όταν οι ακτίνες του ήλιου χτυπούν το πάνελ υπό γωνία. Για να αυξηθεί η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών, χρησιμοποιούνται συστήματα που παρακολουθούν τον ήλιο και περιστρέφουν αυτόματα το ηλιακό πάνελ για να λαμβάνει άμεσες ακτίνες.

Αυτό το άρθρο παρουσιάζει ένα διάγραμμα συσκευές παρακολούθησης του ήλιουή με άλλο τρόπο ιχνηλάτη (Solar Tracker).

Το κύκλωμα παρακολούθησης είναι απλό, συμπαγές και μπορείτε εύκολα να το συναρμολογήσετε με τα χέρια σας. Για τον προσδιορισμό της θέσης του ήλιου, χρησιμοποιούνται δύο φωτοαντιστάσεις. Ο κινητήρας συνδέεται χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα γέφυρας H, το οποίο επιτρέπει ρεύμα μεταγωγής έως και 500 mA σε τάση τροφοδοσίας 6-15 V. Στο σκοτάδι, η συσκευή είναι επίσης λειτουργική και θα στρέψει τον κινητήρα προς την φωτεινότερη πηγή φωτός.

Σχηματικό διάγραμμα συσκευής παρακολούθησης ήλιου

Όπως μπορείτε να δείτε στο παρακάτω σχήμα, το κύκλωμα είναι απλό σε σημείο ντροπής και περιέχει ένα λειτουργικό τσιπ ενισχυτή LM1458 (K140UD20), τρανζίστορ BD139 (KT815G, KT961A) και BD140 (KT814G, KT626V), φωτοαντιστάσεις (41KD24, diode). ), αντιστάσεις και αντιστάσεις συντονισμού.

Από το διάγραμμα φαίνεται ότι ο κινητήρας M κινείται σε διαφορετικές τιμές στις εξόδους των op-amp IC1a και IC1b. Πίνακας αλήθειας:

Χαμηλός Υψηλός Εμπρός ψηλά Υψηλός Σταμάτησε ψηλά Χαμηλός Πίσω

ή το αντίστροφο, εξαρτάται από τη σύνδεση του κινητήρα

Τα τρανζίστορ στο κύκλωμα λειτουργούν σε ζεύγη, διαγώνια, μετατρέποντας +Ve ή -Ve στον κινητήρα και αναγκάζοντας τον να περιστρέφεται προς τα εμπρός ή προς τα πίσω.

Όταν ο κινητήρας είναι σταματημένος, συνεχίζει να περιστρέφεται επειδή... υπάρχει μια περιστροφική στιγμή. Ως αποτέλεσμα, ο κινητήρας είναι κατά κάποιο τρόπο DIY ηλιακός ιχνηλάτηςΟ χρόνος παράγει ισχύ που μπορεί να βλάψει τα τρανζίστορ. Για την προστασία των τρανζίστορ από το πίσω EMF, χρησιμοποιούνται 4 δίοδοι στο κύκλωμα της γέφυρας.

Το στάδιο εισόδου αποτελείται από δύο op-amp (IC1) και φωτοαντιστάσεις LDR και LDR'. Εάν η ποσότητα φωτός που πέφτει πάνω τους είναι ίδια, τότε οι αντιστάσεις των φωτοαντιστάσεων είναι επίσης ίσες. Επομένως, εάν η τάση τροφοδοσίας είναι 12 V, τότε στη διασταύρωση των φωτοαντιστάσεων LDR LDR θα υπάρχει τάση 6V. Εάν η ποσότητα φωτός που πέφτει σε μια φωτοαντίσταση είναι μεγαλύτερη από την άλλη φωτοαντίσταση, η τάση θα αλλάξει.

Η αντίσταση κοπής 20K προσαρμόζει την ευαισθησία, π.χ. κυμαίνονται μεταξύ ορίων. Το τρίμερ 100K προσαρμόζει πόσο συμμετρικά είναι τα όρια σε σχέση με +V/2 (σημείο ισορροπίας).

1. Ελέγξτε την τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος

2. Συνδέστε τον κινητήρα DC. ρεύμα

3. Τοποθετήστε τις φωτοαντιστάσεις δίπλα-δίπλα έτσι ώστε να δέχονται την ίδια ποσότητα φωτός.

4. Περιστρέψτε και τα δύο τρίμερ εντελώς αριστερόστροφα

5. Δώστε ρεύμα στο κύκλωμα. Ο κινητήρας θα περιστραφεί

6. Περιστρέψτε τη μηχανή κοπής 100K δεξιόστροφα μέχρι να σταματήσει. Σημειώστε αυτό το στοιχείο.

7. Συνεχίστε να περιστρέφετε τη μηχανή κοπής 100K δεξιόστροφα έως ότου ο κινητήρας αρχίσει να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Σημειώστε αυτό το στοιχείο.

8. Διαχωρίστε τη γωνία μεταξύ των δύο θέσεων στη μέση και τοποθετήστε το τρίμερ εκεί (αυτό θα είναι το σημείο ισορροπίας).

9. Τώρα, περιστρέψτε τη μηχανή κοπής 20K δεξιόστροφα έως ότου ο κινητήρας αρχίσει να τραντάζεται

10. Μετακινήστε τη θέση του ψαλιδιού λίγο προς τα πίσω (αριστερόστροφα) έτσι ώστε ο κινητήρας να σταματήσει (αυτό το τρίμερ είναι υπεύθυνο για την ευαισθησία)

11. Ελέγξτε τη σωστή λειτουργία του κυκλώματος θωρακίζοντας εναλλάξ την πρώτη και τη δεύτερη φωτοαντίσταση από το φως.

Κατάλογος ραδιοστοιχείων

Λήψη λίστας στοιχείων (PDF)

Φτιάξτο μόνος σου περιστρεφόμενη συσκευή για ηλιακή μπαταρία

DIY ηλιακός ιχνηλάτης! Peling Info ηλιακός

Συσκευή παρακολούθησης ήλιου – Ιστοσελίδα Soldering Iron

Ηλιακός ιχνηλάτης δύο αξόνων σε Arduino / Geektimes

Ηλιακός ιχνηλάτης Radiofishka

10 ασυνήθιστοι τρόποι για να τυλίξετε ένα δώρο με τα χέρια σας Γυναικείο περιοδικό

MC Church Εκκλησία της πόλης μου

DIY ηλιακός ιχνηλάτης

Η γενική διασπορά του ηλιακού φωτός, που χρησιμοποιήθηκε παλαιότερα, δεν έδωσε εξαιρετικά αποτελέσματα. Πιο συγκεκριμένα, το αποτέλεσμα που έλαβε η ανθρωπότητα δεν θα μπορούσε να ονομαστεί ιδανικό, παρά όλους τους δείκτες του. Οι ηλιακοί συλλέκτες τοποθετήθηκαν μόνιμα και παρέμειναν σε μια σταθερή θέση. Το σύστημα παρακολούθησης του ήλιου εξάλειψε αυτό το πρόβλημα.

Η μέγιστη ενέργεια που μπορεί να ληφθεί θα παραχθεί εάν οι ακτίνες του ήλιου κατευθύνονται κάθετα στο επίπεδο των μπαταριών. Διαφορετικά, η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών είναι εξαιρετικά χαμηλή - περίπου 10-15%. Εάν χρησιμοποιείτε σύστημα αυτόματης στόχευσης μπαταριών στον ήλιο, μπορείτε να αυξήσετε το αποτέλεσμα κατά 40%.

Πως δουλεύει

Η συσκευή παρακολούθησης αποτελείται από δύο σημαντικά μέρη: έναν μηχανισμό που περιστρέφει και γέρνει τις μπαταρίες προς την επιθυμητή κατεύθυνση και ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που λειτουργεί τον μηχανισμό.

Η θέση των μπαταριών καθορίζεται από το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής όπου πρόκειται να εγκατασταθούν. Για παράδειγμα, πρέπει να εγκαταστήσετε μπαταρίες σε μια περιοχή που αντιστοιχεί σε 330 βόρειο γεωγραφικό πλάτος. Αυτό σημαίνει ότι ο άξονας της συσκευής πρέπει να περιστραφεί κατά 330 σε σχέση με τον ορίζοντα της γης.

Η ίδια η περιστροφή είναι δυνατή χάρη στον κινητήρα, η λειτουργία του οποίου ρυθμίζεται αυτόματα. Ο αυτοματισμός «παρακολουθεί» τη θέση του Ήλιου στον ουρανοξύστη και, καθώς κινείται προς τα δυτικά, δίνει ένα σήμα στον κινητήρα να γυρίσει όλες τις μπαταρίες.

Ένα ενδιαφέρον και περίεργο γεγονός είναι ότι η ισχύς για τον κινητήρα προέρχεται από τα ίδια τα ηλιακά πάνελ. Η παρακολούθηση του ήλιου γίνεται από τον ίδιο τον ήλιο και αυτό εξοικονομεί χρήματα.

Χαρακτηριστικά σχεδίου

Για λεπτομερή κατανόηση, θα δώσουμε ένα παράδειγμα για το πώς χρησιμοποιήθηκαν οι ηλιακές ακτίνες από τις μπαταρίες νωρίτερα. Για παράδειγμα, μια ηλιακή μπαταρία αποτελείται από δύο πάνελ, το καθένα από τα οποία περιέχει τρεις κυψέλες. Τα στοιχεία συνδέονται παράλληλα. Τα πάνελ είναι τοποθετημένα με τέτοιο τρόπο ώστε να υπάρχει ορθή γωνία μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, τουλάχιστον ένα πάνελ θα «απορροφά» τις ακτίνες του ήλιου σε κάθε περίπτωση.

Ηλιακός ιχνηλάτης μονού άξονα ED-5000

Τα πάνελ σχηματίζουν γωνία 900, η διχοτόμος της οποίας κατευθύνεται αυστηρά προς τον ήλιο. Εάν ολόκληρη η δομή περιστραφεί 450 προς τα δεξιά ή τα αριστερά, ένα πλαίσιο θα λειτουργήσει, το δεύτερο θα είναι ανενεργό. Αυτή η θέση χρησιμοποιήθηκε για να πιάσει τις ακτίνες του ήλιου με μία μπαταρία το πρώτο μισό της ημέρας και στο δεύτερο μισό αναλαμβάνει η δεύτερη μπαταρία.

Ωστόσο, με τη χρήση μιας περιστροφικής συσκευής αυτόματης παρακολούθησης, μπορείτε να ξεχάσετε για πάντα τα προβλήματα της τοποθέτησης της μπαταρίας. Τώρα όλα, χωρίς εξαίρεση, θα έχουν επιφάνειες στραμμένες υπό γωνία 900 ως προς τον ήλιο.

Διάγραμμα συσκευής

Το αυτόματο κύκλωμα περιστροφής θα πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη την παρουσία παραγόντων που περιορίζουν την ενέργεια των ηλιακών ακτίνων για μεγαλύτερη λειτουργική απόδοση. Δεν έχει νόημα να χρησιμοποιείτε ρεύμα σε περίπτωση ομίχλης, βροχής ή σύννεφων όταν ο ήλιος είναι εντελώς ή μερικώς κρυμμένος.

Χαρακτηριστικά συσκευής

Τα αυτόματα συστήματα παρακολούθησης της βιομηχανικής παραγωγής είναι πιο προοδευτικά τόσο τεχνικά όσο και αισθητικά. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι οι συσκευές που κατασκευάστηκαν στο σπίτι είναι κατώτερες. Μπορεί να έχουν κάποια ελαττώματα, αλλά σε κάθε περίπτωση έχουν υψηλή βαθμολογία.

Δισδιάστατος ηλιακός ιχνηλάτης

Τι αγοράζουν και τι προσελκύει ολόκληρο το σχέδιο:

Οι συσκευές δεν απαιτούν εγκατάσταση υπολογιστή ή λογισμικό.
Ο δέκτης GPS διαβάζει τοπική ώρα καθώς και δεδομένα τοποθεσίας.
Μικρό βάρος, το οποίο επιτυγχάνεται με τη χρήση ελαφρών μετάλλων (αλουμίνιο και τα κράματά του).
Η παρουσία μιας θύρας επικοινωνίας καθιστά δυνατή την έγκαιρη διάγνωση λειτουργικών προβλημάτων.
Κίνηση ιμάντα, η οδήγηση του μηχανισμού είναι πιο αξιόπιστη από το εργαλείο.
Ο δέκτης GPS ενημερώνει πάντα τα δεδομένα ώρας, επομένως δεν υπάρχει πιθανότητα αποτυχίας - για παράδειγμα, η λειτουργία τη νύχτα δεν είναι δυνατή.
Οποιοσδήποτε σχεδιασμός απαιτεί ελάχιστη παρέμβαση με DIY ηλιακός ιχνηλάτηςπλευρές ενός ατόμου?
Σας επιτρέπει να εργάζεστε κάτω από οποιεσδήποτε πιθανές ατμοσφαιρικές επιρροές, συμπεριλαμβανομένων χαμηλών και υψηλών θερμοκρασιών.

Δυνατότητα να το φτιάξετε μόνοι σας

Εάν έχετε την ευκαιρία και την επιθυμία, μπορείτε πάντα να προσπαθήσετε να φτιάξετε τη συσκευή μόνοι σας. Φυσικά, αυτό είναι κάπως δύσκολο, γιατί θα απαιτήσει όχι μόνο βαθιές γνώσεις και δεξιότητες στην ηλεκτρική μοντελοποίηση, αλλά και πρόσθετες προσπάθειες για την κατασκευή του ίδιου του ιστού, κατά την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών κ.λπ.

Σπιτικός ιχνηλάτης

Έχοντας μελετήσει προσεκτικά τα φόρουμ, μπορούμε να πούμε με ασφάλεια ότι υπάρχουν επαγγελματίες μη βιομηχανικού επιπέδου. Σε διάφορες περιοχές (όπου είναι εφικτό και οικονομικά αποδοτικό), η χρήση ηλιακών συλλεκτών με περιστροφικό σύστημα παρακολούθησης δεν είναι πλέον καινοτομία.

Διαφορετικοί δάσκαλοι προσφέρουν τα σχέδια, τις εξελίξεις και μοιράζονται την εμπειρία τους. Έτσι, εάν υπάρχει ανάγκη βελτίωσης του σχεδιασμού των ηλιακών συλλεκτών και αύξησης της παραγωγικότητας, υπάρχει πάντα η ευκαιρία να το κάνετε μόνοι σας χωρίς να χρησιμοποιήσετε τους μέγιστους οικονομικούς πόρους.

Σχηματικό διάγραμμα συσκευής παρακολούθησης ήλιου

*ή το αντίστροφο, εξαρτάται από τη σύνδεση του κινητήρα

Όταν ο κινητήρας είναι σταματημένος, συνεχίζει να περιστρέφεται επειδή... υπάρχει μια περιστροφική στιγμή. Ως αποτέλεσμα, ο κινητήρας παράγει ισχύ για κάποιο χρονικό διάστημα, γεγονός που μπορεί να βλάψει τα τρανζίστορ. Για την προστασία των τρανζίστορ από το πίσω EMF, χρησιμοποιούνται 4 δίοδοι στο κύκλωμα της γέφυρας.

Το στάδιο εισόδου αποτελείται από δύο op-amp (IC1) και φωτοαντιστάσεις LDR και LDR". Εάν η ποσότητα φωτός που πέφτει πάνω τους είναι ίδια, τότε οι αντιστάσεις των φωτοαντιστάσεων είναι επίσης ίσες. Επομένως, εάν η τάση τροφοδοσίας είναι 12V, τότε στη διασταύρωση των φωτοαντιστάσεων LDR LDR" θα υπάρχει τάση 6V . Εάν η ποσότητα φωτός που πέφτει σε μια φωτοαντίσταση είναι μεγαλύτερη από την άλλη φωτοαντίσταση, η τάση θα αλλάξει.

Οι περιορισμοί (όρια) από +V έως 0V τίθενται από τέσσερις αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά και ρυθμίζονται από 2 αντιστάσεις κοπής. Εάν η τάση υπερβεί αυτά τα όρια, ο ενισχυτής ενεργοποίησης θα ξεκινήσει τον κινητήρα και θα περιστρέφεται συνεχώς.
Η αντίσταση κοπής 20K προσαρμόζει την ευαισθησία, π.χ. κυμαίνονται μεταξύ ορίων. Το τρίμερ 100K προσαρμόζει πόσο συμμετρικά είναι τα όρια σε σχέση με +V/2 (σημείο ισορροπίας).

Ρύθμιση σχήματος:
1. Ελέγξτε την τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος
2. Συνδέστε τον κινητήρα DC. ρεύμα
3. Τοποθετήστε τις φωτοαντιστάσεις δίπλα-δίπλα έτσι ώστε να δέχονται την ίδια ποσότητα φωτός.
4. Περιστρέψτε και τα δύο τρίμερ εντελώς αριστερόστροφα
5. Δώστε ρεύμα στο κύκλωμα. Ο κινητήρας θα περιστραφεί
6. Περιστρέψτε τη μηχανή κοπής 100K δεξιόστροφα μέχρι να σταματήσει. Σημειώστε αυτό το στοιχείο.
7. Συνεχίστε να περιστρέφετε τη μηχανή κοπής 100K δεξιόστροφα έως ότου ο κινητήρας αρχίσει να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Σημειώστε αυτό το στοιχείο.
8. Διαχωρίστε τη γωνία μεταξύ των δύο θέσεων στη μέση και τοποθετήστε το τρίμερ εκεί (αυτό θα είναι το σημείο ισορροπίας).
9. Τώρα, περιστρέψτε τη μηχανή κοπής 20K δεξιόστροφα έως ότου ο κινητήρας αρχίσει να τραντάζεται
10. Μετακινήστε τη θέση του ψαλιδιού λίγο προς τα πίσω (αριστερόστροφα) έτσι ώστε ο κινητήρας να σταματήσει (αυτό το τρίμερ είναι υπεύθυνο για την ευαισθησία)
11. Ελέγξτε τη σωστή λειτουργία του κυκλώματος θωρακίζοντας εναλλάξ την πρώτη και τη δεύτερη φωτοαντίσταση από το φως.

Κατάλογος ραδιοστοιχείων

Τύπος	Ονομασία	Ποσότητα	Σημείωση	Το σημειωματάριό μου
Τελεστικος ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ	LM1458	1	Αναλογικό: K140UD20	Στο σημειωματάριο
Διπολικό τρανζίστορ	BD139	2	Ανάλογα: KT815G, KT961A	Στο σημειωματάριο
Διπολικό τρανζίστορ	BD140	2	Ανάλογα: KT814G, KT626V	Στο σημειωματάριο
Δίοδος ανορθωτή	1N4004	4	Αναλογικό: KD243G	Στο σημειωματάριο
Αντίσταση	15 kOhm	1		Στο σημειωματάριο
Αντίσταση	47 kOhm	1		Στο σημειωματάριο
Αντίσταση trimmer	100 kOhm	1