Untuk memulainya, mungkin ada baiknya menjelaskan apa yang dimaksud dengan pelacak surya di artikel ini. Singkatnya, perangkat ini adalah dudukan panel surya yang dapat dipindahkan, sehingga di daerah beriklim sedang, panel tersebut mengumpulkan cukup banyak cahaya, mengubah posisinya mengikuti matahari.
Dalam hal ini prototype solar tracking dirakit menggunakan Arduino. Untuk memutar platform pada sumbu horizontal dan vertikal, digunakan servo, yang sudut rotasinya bergantung pada kekuatan cahaya yang datang pada fotoresistor. Perangkat konstruksi logam Soviet favorit semua orang digunakan sebagai bodi.
Perlu disebutkan bahwa semua ini dilakukan sebagai proyek kursus, jadi saya tidak perlu repot membeli dan memasang panel surya itu sendiri serta baterainya, karena kehadirannya tidak terkait dengan pengoperasian pelacak. Sebagai pembenaran, saya dapat mengatakan bahwa kemampuan konstruktor logam Soviet sangat besar, jadi memasang panel surya kecil untuk mengisi daya ponsel Anda tidak akan terlalu sulit jika keinginan seperti itu muncul.
Jadi, apa yang digunakan selama perakitan:
- Arduino MEGA 2560 R3
- Penggerak servo Menara SG90 - 2x
- Fotoresistor MLG4416 (90mW; 5-10kOhm/1,0MOhm) - 4x
- Bel piezoelektrik KPR-G1750
- Konstruktor logam
- Resistor keluaran 10 kOhm; 0,25W; 5% - 4x
- Papan tempat memotong roti yang dicetak, rumah, kabel sambungan
Seorang pembicara yang tiba-tiba masuk dalam daftar diperlukan untuk meningkatkan efek teknologi tinggi. Faktanya servo hanya bisa berputar 180 derajat, dan kita tidak membutuhkan lebih banyak lagi, mengingat kita sedang melacak matahari. Namun saat menguji pengoperasian proyek, ketika Anda tidak bisa benar-benar mengikuti matahari selama dua menit demo, ternyata alangkah baiknya memberi sinyal pada titik mana Anda harus berhenti melambaikan senter, karena servo memiliki mencapai zona mati. Inilah sebabnya mengapa panggilan di atas ditambahkan.
Jadi mari kita mulai merakit pelacak. Untuk memulainya, kami akan membagi ruang lingkup pekerjaan yang akan datang menjadi empat tahap bersyarat: merakit dudukan panel surya dan memasang servo, memasang elemen fotosensitif ke struktur rakitan, menyolder dan menulis kode untuk Arduino.
Gambar satu: desain
Melalui pencarian intensif, ditemukan beberapa contoh desain perangkat tersebut. Dua yang mendapat perhatian paling besar:- www.youtube.com/watch?v=SvKp3V9NHZY– pemenang dalam kategori “Pasokan Material” kalah dalam keandalan dan kepraktisan perangkat: desainnya adalah koneksi langsung dari dua servo.
- www.instructables.com/id/Simple-Dual-Axis-Solar-Tracker - sebenarnya, dari sinilah ide utama desain saya diambil, dengan pengecualian material dan tampilan umum rumah putar.
Gambar dua: sirkuit
Tugas utama memasang fotoresistor bukanlah menghubungkannya, tetapi untuk memastikan pemisahan cahaya untuk masing-masing dari empat elemen. Jelas bahwa tidak mungkin membiarkannya tanpa partisi apa pun, karena nilai yang diperoleh dari fotoresistor akan kurang lebih sama dan rotasi tidak akan berfungsi. Sayangnya, kemampuan kit konstruksi logam dikecewakan, terutama karena adanya lubang di semua bagian. Tidak mungkin menemukan bagian logam yang cocok, jadi pelacak surya saya memperoleh partisi inovatif yang terbuat dari karton. Meskipun penampilannya agak lusuh, namun fungsinya sempurna.Fotoresistor terpasang ke bodi dengan cukup andal, satu-satunya hal yang layak untuk dikerjakan adalah keakuratan lokasinya di platform: sekarang fotoresistor tersebut tidak terlihat cukup tegak lurus, yang dapat membuat frustrasi para perfeksionis dan sedikit merusak keakuratan rotasi.
Sedikit desain rangkaian: sambungan elemen fotosensitif dilakukan menggunakan rangkaian pembagi tegangan, yang memerlukan resistor keluaran yang ditunjukkan dalam daftar elemen. Semua fotoresistor disolder ke pin umum yang terhubung ke output daya lima volt Arduino. Untuk kenyamanan dan estetika, kaki fotoresistor disolder ke kontak dua kabel berinsulasi tiga inti (satu kontak tetap tidak digunakan dan disembunyikan). Seluruh detail rangkaian dapat dilihat pada diagram di bawah ini.
Gambar tiga: menyolder
Tidak masuk akal untuk menjelaskan apa pun secara detail di sini, jadi saya hanya melampirkan foto bahan yang digunakan dan papan tempat memotong roti yang dihasilkan.
Gambar empat: dengan kode baru!
Algoritma operasi umum adalah memproses data dari fotoresistor menggunakan ADC. Kita mempunyai 4 elemen yaitu 4 bacaan, carilah rata-rata bacaan di sisi kiri ((kiri atas + kiri bawah) / 2), begitu pula di sisi kanan, atas dan bawah. Jika selisih besaran antara sisi kiri dan kanan lebih besar dari ambang batas, maka kita putar ke sisi yang nilai rata-ratanya lebih besar. Sama untuk atas dan bawah. Bonus khusus dalam kode: Anda dapat mengatur sensitivitas respons dan sudut maksimum dan minimum secara manual di dua bidang. Daftar kode kerja ada di bawah.Kode
#termasuk
Hasil pekerjaan
Kesimpulan - apa yang akan saya ubah dalam proyek ini sekarang?
- Peningkatan algoritma operasi: ketergantungan derajat putaran pada perbedaan nilai yang diperoleh dari fotoresistor, yaitu putaran beberapa derajat sekaligus.
- Idealnya pemasangan fotoresistor tegak lurus ke platform.
- Bluetooth tanpa kabel tentu saja merupakan ide bagus, tetapi memerlukan modifikasi signifikan pada desain dan pembelian Arduino kedua.
- Penggunaan servo dengan roda gigi logam (keandalan dan putaran yang lebih percaya diri tidak ada salahnya, terutama jika Anda menambahkan panel surya ke struktur dan menggunakannya untuk tujuan yang dimaksudkan).
Hingga saat ini, saat mengoperasikan panel surya, kami puas dengan penyebaran sinar matahari secara umum. Benar, beberapa perubahan musim, serta waktu (orientasi ke arah timur-barat), juga diperhitungkan. Namun, panel surya kurang lebih tetap pada posisi kerjanya setelah ditemukan. Dalam beberapa kasus, kami bahkan tidak terlalu mementingkan hal ini, secara kasar mengarahkan baterai ke arah matahari.
Namun berdasarkan pengalaman diketahui bahwa sel surya menghasilkan energi maksimum hanya jika ditempatkan tepat tegak lurus dengan arah datangnya sinar matahari, dan hal ini hanya dapat terjadi sekali dalam sehari. Selebihnya, efisiensi sel surya kurang dari 10%.
Bagaimana jika Anda bisa melacak posisi matahari di langit? Dengan kata lain, apa jadinya jika panel surya diputar pada siang hari agar selalu mengarah langsung ke matahari? Hanya dengan mengubah parameter ini, Anda akan meningkatkan total keluaran sel surya sekitar 40%, yang hampir setengah dari energi yang dihasilkan. Artinya 4 jam intensitas matahari yang berguna otomatis berubah menjadi hampir 6 jam.Memantau matahari tidaklah sulit sama sekali.
Alat pelacak terdiri dari dua bagian. Salah satunya menggabungkan mekanisme yang menggerakkan penerima radiasi matahari, yang lain - sirkuit elektronik yang mengontrol mekanisme ini.
Sejumlah metode pelacakan matahari telah dikembangkan. Salah satunya didasarkan pada pemasangan sel surya pada dudukan yang sejajar dengan sumbu kutub 11. Anda mungkin pernah mendengar perangkat serupa yang disebut sistem pelacakan ekuator. Ini adalah istilah populer yang digunakan oleh para astronom.
Berkat rotasi Bumi, Matahari tampak bergerak melintasi langit. Jika kita memperhitungkan rotasi Bumi ini, maka Matahari secara kiasan akan “berhenti”. Sistem pelacakan khatulistiwa beroperasi dengan cara yang sama. Ia memiliki sumbu putar yang sejajar dengan sumbu kutub bumi.
Jika Anda memasang sel surya padanya dan memutarnya maju mundur, Anda akan mendapatkan tiruan rotasi bumi (Gbr. 1).
Sudut kemiringan sumbu (sudut kutub) ditentukan oleh lokasi geografis dan sesuai dengan garis lintang tempat perangkat dipasang. Katakanlah Anda tinggal di daerah yang bergaris tengah 40° LU. w. Kemudian sumbu alat pelacak akan diputar dengan sudut 40° terhadap cakrawala (di Kutub Utara tegak lurus permukaan bumi, Gambar 2).
Memutar sel surya ke timur atau barat pada sumbu miring ini akan mensimulasikan pergerakan matahari melintasi langit. Jika kita memutar sel surya dengan kecepatan sudut rotasi bumi, kita dapat “menghentikan” Matahari sepenuhnya.
Rotasi ini dilakukan dengan sistem pengikut mekanis. Untuk memutar sel surya pada suatu porosnya diperlukan motor. Pada setiap momen pergerakan harian matahari, bidang panel surya kini akan tegak lurus terhadap arah datangnya sinar matahari.
Bagian elektronik dari alat pelacak memberikan mekanisme penggerak informasi tentang posisi Matahari. Dengan perintah elektronik, panel dipasang pada arah yang diinginkan. Segera setelah matahari bergerak ke barat, pengontrol elektronik akan menghidupkan motor listrik hingga arah panel yang diinginkan ke arah matahari pulih kembali.
Kebaruan alat pelacak kami tidak hanya terletak pada orientasi sel surya terhadap matahari, namun juga pada kenyataan bahwa sel surya tersebut menggerakkan “otak” elektronik pengontrol. Hal ini dicapai melalui kombinasi unik antara desain dan karakteristik kelistrikan perangkat.
Pertama-tama mari kita pertimbangkan fitur desain perangkat, mengacu pada Gambar. 3. Baterai surya terdiri dari dua panel yang masing-masing berisi tiga elemen, dihubungkan secara seri dan ditempatkan pada bidang-bidang dalam wadah plastik transparan. Panel-panel tersebut dihubungkan secara paralel.
Panel-panel ini dipasang tegak lurus satu sama lain. Akibatnya, setidaknya satu modul akan terus-menerus disinari matahari (sesuai dengan batasan yang dibahas di bawah).
Pertama, pertimbangkan kasus ketika seluruh perangkat diposisikan sedemikian rupa sehingga garis bagi sudut yang dibentuk oleh panel diarahkan tepat ke arah matahari. Dalam hal ini, setiap panel dimiringkan pada sudut 45° terhadap matahari (Gbr. 4) dan menghasilkan energi listrik.
Jika Anda memutar perangkat 45° ke kanan, panel kanan akan mengambil posisi paralel, dan panel kiri akan tegak lurus terhadap sinar matahari. Sekarang hanya panel kiri yang menghasilkan energi, panel kanan tidak aktif.
Mari kita putar perangkat 45° lagi. Cahaya terus mengenai panel kiri, tetapi dengan sudut 45°. Seperti sebelumnya, sisi kanan tidak menyala sehingga tidak menghasilkan tenaga apa pun.
Anda dapat mengulangi putaran serupa ke sisi kiri, sedangkan panel kanan akan menghasilkan energi, dan panel kiri tidak aktif. Bagaimanapun, setidaknya satu baterai menghasilkan listrik. Karena panel-panel tersebut dihubungkan secara paralel, perangkat akan selalu menghasilkan listrik. Selama percobaan kami, modul diputar 180°.
Jadi, jika suatu perangkat tertentu dipasang sedemikian rupa sehingga sambungan panelnya menghadap matahari tengah hari, maka keluaran baterai surya akan selalu menghasilkan tegangan listrik, terlepas dari posisi matahari di langit. Dari fajar hingga senja, beberapa bagian perangkat akan disinari matahari. Bagus, tapi kenapa semua ini? Sekarang Anda akan mengetahuinya.
Untuk mengikuti pergerakan matahari melintasi langit, rangkaian kendali elektronik harus menjalankan dua fungsi. Pertama-tama, dia harus memutuskan apakah pelacakan diperlukan atau tidak. Tidak ada gunanya membuang-buang energi untuk menjalankan motor listrik jika sinar matahari tidak cukup, seperti kabut atau awan. Inilah tujuan utama penggunaan perangkat yang dijelaskan di atas!
Untuk memahami prinsip operasinya, mari kita beralih ke rangkaian elektronik yang ditunjukkan pada Gambar. 3. Mari kita fokus dulu pada relai RL 1. Untuk mempermudah pembahasan lebih lanjut, asumsikan transistor Q1 dalam keadaan jenuh (menghantarkan arus), dan transistor Q2 tidak ada.
Relay RL 1 merupakan elemen rangkaian yang bereaksi terhadap arus yang mengalir melaluinya. Relai berisi kumparan kawat yang di dalamnya energi arus listrik diubah menjadi energi medan magnet. Kuat medan berbanding lurus dengan arus yang mengalir melalui kumparan.
Ketika arus meningkat, tiba saatnya kekuatan medan meningkat sedemikian rupa sehingga jangkar relai tertarik ke inti belitan dan kontak relai menutup. Momen ini sesuai dengan apa yang disebut ambang respons relai.
Sekarang sudah jelas mengapa relay digunakan dalam mengukur ambang batas intensitas radiasi matahari dengan menggunakan sel surya. Seperti yang Anda ingat, arus sel surya bergantung pada intensitas cahaya. Di rangkaian kita, sebenarnya ada dua panel surya yang terhubung ke relai, dan hingga menghasilkan arus melebihi ambang batas operasi, relai tidak akan menyala. Jadi, jumlah cahaya yang datang menentukan ambang respons.
Jika arusnya sedikit lebih kecil dari nilai minimum, maka rangkaian tidak berfungsi. Relai dan baterai surya dipilih agar relai aktif ketika intensitas cahaya mencapai 60% dari nilai maksimum.
Ini adalah bagaimana tugas pertama sistem pelacakan diselesaikan - menentukan tingkat intensitas radiasi matahari. Kontak relai yang tertutup menyalakan motor listrik, dan sistem mulai mencari orientasi ke matahari.
Sekarang kita sampai pada tugas berikutnya, yaitu menemukan orientasi yang tepat dari baterai surya terhadap matahari. Untuk melakukan ini, mari kembali ke transistor Q1 dan Q2.
Terdapat relay pada rangkaian kolektor transistor Q1. Untuk menghidupkan relai, Anda perlu melakukan hubungan pendek transistor Q1. Resistor R1 mengatur arus bias yang menghidupkan transistor Q1.
Transistor Q2 mewakili fototransistor, daerah basisnya diterangi dengan cahaya (dalam transistor konvensional, sinyal listrik diterapkan ke basis). Arus kolektor fototransistor berbanding lurus dengan intensitas cahaya.
Resistor R1 selain untuk mengatur arus bias transistor Q1 juga digunakan sebagai beban pada transistor Q2. Ketika basis transistor Q2 tidak disinari oleh cahaya, tidak ada arus kolektor dan semua arus yang melalui resistor R1 mengalir melalui basis, menjenuhkan transistor Q1.
Ketika penerangan fototransistor meningkat, arus kolektor mulai mengalir, yang hanya mengalir melalui resistor R1. Menurut hukum Ohm, peningkatan arus melalui resistor tetap /?1 menyebabkan peningkatan penurunan tegangan pada resistor tersebut. Dengan demikian tegangan pada kolektor Q2 juga berubah.
Ketika tegangan ini turun di bawah 0,7V, fenomena yang diperkirakan akan terjadi: Q1 akan kehilangan bias karena memerlukan setidaknya 0,7V untuk mengalirkan arus basis. Transistor Q1 akan berhenti menghantarkan arus, relai RL1 akan mati dan kontaknya akan terbuka.
Mode operasi ini hanya akan terjadi ketika transistor Q2 diarahkan langsung ke matahari. Dalam hal ini, pencarian orientasi matahari yang tepat terhenti karena terbukanya rangkaian catu daya motor oleh kontak relai. Kini panel surya diarahkan langsung ke matahari.
Ketika matahari meninggalkan bidang pandang transistor Q2, transistor
Q1 menyalakan relai dan mekanisme mulai bergerak kembali. Dan matahari menemukan dirinya kembali. Pencarian diulang berkali-kali saat matahari bergerak melintasi langit pada siang hari.
Pada malam hari intensitas cahaya berkurang. Panel surya tidak dapat lagi menghasilkan energi yang cukup untuk memberi daya pada sistem elektronik, dan kontak relai terbuka untuk terakhir kalinya. Keesokan paginya, matahari menyinari baterai sistem pelacakan yang menghadap ke timur, dan pengoperasian sirkuit dimulai kembali.
Demikian pula, kontak relai terbuka jika penerangan berkurang karena cuaca buruk. Mari kita asumsikan, misalnya, cuaca cerah di pagi hari dan sistem pelacakan mulai bekerja. Namun, pada siang hari langit mulai suram dan berkurangnya penerangan menyebabkan sistem pelacakan berhenti beroperasi hingga langit kembali cerah pada sore hari, dan mungkin keesokan harinya. Kapan pun hal ini terjadi, sistem pelacakan selalu siap untuk melanjutkan operasi.
Pembuatan alat pelacak cukup sederhana, karena sebagian besar bagiannya terbuat dari kaca organik.
Namun yang sangat penting adalah koordinasi karakteristik panel surya dan relay. Penting untuk memilih elemen yang menghasilkan arus 80 mA pada intensitas radiasi matahari maksimum. Seleksi dapat dilakukan melalui pengujian. Saya menemukan bahwa sel sabit menghasilkan arus rata-rata sekitar 80 mA. Oleh karena itu, dari semua jenis elemen yang dijual, saya menggunakan elemen ini untuk perangkat saya.
Kedua panel surya memiliki desain yang serupa. Masing-masing berisi tiga elemen yang dihubungkan secara seri dan dilekatkan pada pelat kaca plexiglass berukuran 10x10 cm2. Unsur-unsur tersebut akan terus-menerus terpapar ke lingkungan, sehingga perlu dilakukan tindakan perlindungan terhadapnya.
Akan menyenangkan untuk melakukan hal berikut. Tempatkan baterai yang sudah jadi pada pelat kaca plexiglass yang diletakkan di atas permukaan logam datar. Tutupi bagian atas baterai dengan lapisan film Mylar yang relatif tebal (0,05-0,1 mm). Panaskan struktur yang dihasilkan secara menyeluruh dengan obor sehingga bagian plastiknya meleleh dan disolder menjadi satu.
Berhati-hatilah saat melakukan ini. Jika Anda meletakkan pelat kaca plexiglass pada permukaan yang tidak cukup rata atau terlalu panas, pelat tersebut dapat melengkung. Semuanya harus serupa dengan menyiapkan sandwich keju panggang.
Setelah selesai, periksa apakah segelnya aman, terutama di sekitar tepi sel surya. Anda mungkin perlu sedikit mengeritingkan pinggiran Dacron selagi masih panas.
Setelah panel cukup dingin, rekatkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5 dan menghubungkannya secara paralel. Jangan lupa menyolder ujung baterai sebelum merakit perangkat.
Elemen desain penting berikutnya adalah relay. Dalam praktiknya, relai adalah kumparan yang dililitkan pada kontak buluh kecil.
Gulungan relai terdiri dari 420 lilitan kawat tembaga berenamel No. 36 yang dililitkan di sekeliling bingkai yang cukup kecil agar sesuai dengan kontak buluh dengan gangguan. Saya menggunakan sedotan koktail sebagai bingkai. Jika Anda menyentuh ujung sedotan dengan pisau panas, bingkai pipi akan terbentuk, melindungi gulungan agar tidak tergelincir ke tepinya. Hambatan total belitan harus 20-30 ohm. Masukkan saklar buluh ke dalam bingkai dan kencangkan dengan setetes lem.
Kemudian sambungkan transistor Q1 dan resistor R1 ke relay. Tanpa menghubungkan transistor Q2, gunakan daya dari sel surya dan periksa pengoperasian rangkaian.
Jika semuanya berfungsi dengan baik, relai akan aktif ketika intensitas sinar matahari sekitar 60% dari intensitas penuh. Untuk melakukannya, Anda cukup menutupi 40% permukaan sel surya dengan bahan buram, seperti karton.
Tergantung pada kualitas saklar buluh, mungkin ada beberapa penyimpangan dari nilai ideal. Pengaktifan relai dapat diterima pada intensitas cahaya 50-75% dari nilai maksimum yang mungkin. Di sisi lain, jika Anda tidak memenuhi batasan ini, Anda perlu mengubah jumlah belitan belitan relai atau arus panel surya.
Jumlah lilitan belitan relai harus diubah sesuai dengan aturan berikut. Jika relai beroperasi lebih awal, jumlah lilitan harus dikurangi; jika terlambat, maka harus ditambah. Jika Anda ingin bereksperimen dengan mengubah arus panel surya, sambungkan resistor shunt ke panel tersebut.
Sekarang sambungkan fototransistor Q2 ke sirkuit. Itu harus ditempatkan di tempat yang kedap cahaya, jika tidak maka tidak akan berfungsi dengan benar. Untuk melakukan ini, ambil pipa tembaga atau aluminium dengan panjang sekitar 2,5 cm dan diameter yang sesuai dengan diameter rumah transistor.
Salah satu ujung pipa harus diratakan sehingga tetap ada celah selebar 0,8 mm. Pasang pipa ke transistor. Sirkuit kontrol yang telah selesai, berisi elemen Q1, Q2, R1 dan RL 1, diisi dengan karet cair untuk tujuan penyegelan.
Empat drive dikeluarkan dari perangkat: dua dari kontak relai, dua dari panel surya. Untuk menuangkan karet cair, gunakan cetakan yang terbuat dari kertas tebal (seperti kartu pos). Untuk membuatnya, lingkarkan selembar kertas pada pensil dan kencangkan kertas agar tidak terbuka.Setelah lapisan polimer mengering di sekitar diagram, keluarkan formulir kertas.
Alat pelacak ini cukup mudah dioperasikan. Pertama, buat mekanisme pelacakan sederhana.
Pasang baterai Anda pada sumbu yang berputar. Anda dapat memasang baterai pada rangka yang sesuai, lalu memasang rangka ke pipa menggunakan bantalan gesek atau bantalan rol. Kemudian pasang motor dengan gearbox untuk memutar rangka pada porosnya. Hal ini dapat dilakukan dengan banyak cara.
Karena relai hanya menjalankan fungsi hidup dan mati pada rangkaian elektronika, maka diperlukan unsur-unsur yang mengalihkan tegangan putaran motor listrik. Hal ini memerlukan sakelar batas yang terletak di posisi ekstrem rangka. Mereka terhubung sesuai dengan diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 6.
Dari gambar terlihat bahwa ini adalah rangkaian saklar polaritas sederhana, ketika daya dialirkan, motor listrik mulai berputar. Arah putarannya tergantung pada polaritas sumber listrik.
Pada saat catu daya, relai pengalih polaritas RL1 2) tidak beroperasi karena rangkaian catu daya belitannya diputus oleh kontak yang biasanya terbuka. Motor listrik memutar rangka menuju saklar batas No. 1. Saklar ini terletak sedemikian rupa sehingga rangka bersandar padanya hanya pada posisi ekstrim putarannya.
Ketika sakelar ini ditutup, relai RL 1 diaktifkan, yang mengubah polaritas tegangan suplai ke motor listrik, dan motor listrik mulai berputar ke arah yang berlawanan. Meskipun kontak ujung #1 terbuka kembali, relai tetap menyala karena kontaknya tertutup.
Ketika frame menekan saklar batas No. 2, rangkaian daya relai RL 1 terbuka dan relai mati. Arah putaran motor berubah lagi dan pelacakan langit terus berlanjut.
Siklus tersebut hanya diputus oleh relai buluh RL 1 dari rangkaian pemantau radiasi matahari, yang mengontrol rangkaian catu daya motor listrik. Namun relai RL 1 merupakan perangkat berarus rendah dan tidak dapat mengalihkan arus motor secara langsung. Jadi, relai buluh mengalihkan relai bantu, yang mengendalikan motor listrik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6.
Panel surya dari sistem pelacakan harus ditempatkan di dekat mekanisme rotasi. Sudut kemiringannya harus sesuai dengan sudut kemiringan sumbu kutub, dan sambungan baterai harus diarahkan ke arah matahari tengah hari. Modul elektronik terhubung langsung ke perangkat rotasi. Arahkan celah penutup fototransistor sejajar dengan sumbu kutub. Hal ini memperhitungkan perubahan musim pada posisi matahari di atas cakrawala.
Daftar Bagian
Q1—2N2222, transistor
Q2—FPT-100, fototransistor
R1—1000 Ohm, resistor
RL1 - relai (lihat teks)
6 sel surya silikon, masing-masing menghasilkan arus 80 mA
Literatur: Byers T. 20 desain dengan sel surya: Per. dari bahasa Inggris - M.: Mir, 1988.
Hingga saat ini, saat mengoperasikan panel surya, kami puas dengan penyebaran sinar matahari secara umum. Benar, beberapa perubahan musim, serta waktu (orientasi ke arah timur-barat), juga diperhitungkan. Namun, panel surya kurang lebih tetap pada posisi kerjanya setelah ditemukan. Dalam beberapa kasus, kami bahkan tidak terlalu mementingkan hal ini, secara kasar mengarahkan baterai ke arah matahari.
Namun berdasarkan pengalaman diketahui bahwa sel surya menghasilkan energi maksimum hanya jika ditempatkan tepat tegak lurus dengan arah datangnya sinar matahari, dan hal ini hanya dapat terjadi sekali dalam sehari. Selebihnya, efisiensi sel surya kurang dari 10%.
Bagaimana jika Anda bisa melacak posisi Matahari di langit? Dengan kata lain, apa jadinya jika panel surya diputar pada siang hari agar selalu mengarah langsung ke matahari? Hanya dengan mengubah parameter ini, Anda akan meningkatkan total keluaran sel surya sekitar 40%, yang hampir setengah dari energi yang dihasilkan. Artinya 4 jam intensitas matahari yang berguna otomatis berubah menjadi hampir 6 jam.Memantau matahari tidaklah sulit sama sekali.
Prinsip pengoperasian alat pelacak
Alat pelacak terdiri dari dua bagian. Salah satunya menggabungkan mekanisme yang menggerakkan penerima radiasi matahari, yang lain - sirkuit elektronik yang mengontrol mekanisme ini.
Sejumlah metode pelacakan matahari telah dikembangkan. Salah satunya adalah dengan memasang sel surya pada dudukan yang sejajar dengan sumbu kutub. Anda mungkin pernah mendengar perangkat serupa yang disebut sistem pelacakan khatulistiwa. Ini adalah istilah populer yang digunakan oleh para astronom.
Berkat rotasi Bumi, Matahari tampak bergerak melintasi langit. Jika kita memperhitungkan rotasi Bumi ini, maka Matahari secara kiasan akan “berhenti”.
Sistem pelacakan khatulistiwa beroperasi dengan cara yang sama. Ia memiliki sumbu putar yang sejajar dengan sumbu kutub bumi.
Jika Anda memasang sel surya padanya dan memutarnya maju mundur, Anda akan mendapatkan tiruan rotasi bumi (Gbr. 1). Sumbu yang sejajar dengan sumbu rotasi bumi.
Sudut kemiringan sumbu (sudut kutub) ditentukan oleh lokasi geografis dan sesuai dengan garis lintang tempat perangkat dipasang. Misalkan Anda tinggal di daerah yang garis lintangnya 40°LU. Kemudian sumbu alat pelacak akan diputar dengan sudut 40° terhadap cakrawala (di Kutub Utara tegak lurus permukaan bumi (Gbr. 2).
Gambar.2
Memutar sel surya ke timur atau barat pada sumbu miring ini akan mensimulasikan pergerakan matahari melintasi langit. Jika kita memutar sel surya dengan kecepatan sudut rotasi bumi, kita dapat “menghentikan” Matahari sepenuhnya.
Rotasi ini dilakukan dengan sistem pengikut mekanis. Untuk memutar sel surya pada suatu porosnya diperlukan motor. Pada setiap momen pergerakan harian matahari, bidang panel surya kini akan tegak lurus terhadap arah datangnya sinar matahari.
Bagian elektronik dari alat pelacak memberikan mekanisme penggerak informasi tentang posisi Matahari. Dengan perintah elektronik, panel dipasang pada arah yang diinginkan. Segera setelah matahari bergerak ke barat, pengontrol elektronik akan menghidupkan motor listrik hingga arah panel yang diinginkan ke arah matahari pulih kembali.
Karakteristik alat pelacak
Kebaruan alat pelacak kami tidak hanya terletak pada orientasi sel surya terhadap matahari, namun juga pada kenyataan bahwa sel surya tersebut menggerakkan “otak” elektronik pengontrol. Hal ini dicapai melalui kombinasi unik antara desain dan karakteristik kelistrikan perangkat.
Pertama-tama mari kita pertimbangkan fitur desain perangkat, mengacu pada Gambar. 3.
Gambar.3
Baterai surya terdiri dari dua panel yang masing-masing berisi tiga elemen, dihubungkan secara seri dan ditempatkan pada bidang wadah plastik transparan. Panel-panel tersebut dihubungkan secara paralel.
Panel-panel ini dipasang tegak lurus satu sama lain. Akibatnya, setidaknya satu modul akan terus-menerus disinari matahari (sesuai dengan batasan yang dibahas di bawah).
Pertama, pertimbangkan kasus ketika seluruh perangkat diposisikan sedemikian rupa sehingga garis bagi sudut yang dibentuk oleh panel diarahkan tepat ke arah matahari. Dalam hal ini, setiap panel dimiringkan pada sudut 45° terhadap matahari (Gbr. 4) dan menghasilkan energi listrik.
Gambar.4
Jika Anda memutar perangkat 45° ke kanan, panel kanan akan mengambil posisi paralel, dan panel kiri akan tegak lurus terhadap sinar matahari. Sekarang hanya panel kiri yang menghasilkan energi, panel kanan tidak aktif.
Mari kita putar perangkat 45° lagi. Cahaya terus mengenai panel kiri, tetapi dengan sudut 45°. Seperti sebelumnya, sisi kanan tidak menyala sehingga tidak menghasilkan tenaga apa pun.
Anda dapat mengulangi putaran serupa ke sisi kiri, sedangkan panel kanan akan menghasilkan energi, dan panel kiri tidak aktif. Bagaimanapun, setidaknya satu baterai menghasilkan listrik. Karena panel-panel tersebut dihubungkan secara paralel, perangkat akan selalu menghasilkan listrik. Selama percobaan kami, modul diputar 180°.
Jadi, jika suatu perangkat tertentu dipasang sedemikian rupa sehingga sambungan panelnya menghadap matahari tengah hari, maka keluaran baterai surya akan selalu menghasilkan tegangan listrik, terlepas dari posisi matahari di langit. Dari fajar hingga senja, beberapa bagian perangkat akan disinari matahari.
Bagus, tapi kenapa semua ini? Sekarang Anda akan mengetahuinya.
Sistem pelacakan matahari elektronik
Untuk mengikuti pergerakan matahari melintasi langit, rangkaian kendali elektronik harus menjalankan dua fungsi. Pertama-tama, dia harus memutuskan apakah pelacakan diperlukan atau tidak. Tidak ada gunanya membuang-buang energi untuk menjalankan motor listrik jika sinar matahari tidak cukup, seperti kabut atau awan. Inilah tujuan utama penggunaan perangkat yang dijelaskan di atas!
Untuk memahami prinsip operasinya, mari kita beralih ke rangkaian elektronik yang ditunjukkan pada Gambar. 3. Pertama, mari kita fokuskan perhatian kita pada relai RL1. Untuk menyederhanakan pembahasan lebih lanjut, asumsikan transistor Q1 dalam keadaan jenuh (menghantarkan arus) dan transistor Q2 tidak ada.
Relay RL1 merupakan elemen rangkaian yang merespon arus yang mengalir melaluinya. Relai berisi kumparan kawat yang di dalamnya energi arus listrik diubah menjadi energi medan magnet. Kuat medan berbanding lurus dengan arus yang mengalir melalui kumparan.
Ketika arus meningkat, tiba saatnya kekuatan medan meningkat sedemikian rupa sehingga jangkar relai tertarik ke inti belitan dan kontak relai menutup. Momen ini sesuai dengan apa yang disebut ambang respons relai.
Sekarang sudah jelas mengapa relay digunakan dalam mengukur ambang batas intensitas radiasi matahari dengan menggunakan sel surya. Seperti yang Anda ingat, arus sel surya bergantung pada intensitas cahaya. Di rangkaian kita, sebenarnya ada dua panel surya yang terhubung ke relai, dan hingga menghasilkan arus melebihi ambang batas operasi, relai tidak akan menyala. Jadi, jumlah cahaya yang datang menentukan ambang respons.
Jika arusnya sedikit lebih kecil dari nilai minimum, maka rangkaian tidak berfungsi. Relai dan baterai surya dipilih agar relai aktif ketika intensitas cahaya mencapai 60% dari nilai maksimum.
Ini adalah bagaimana tugas pertama sistem pelacakan diselesaikan - menentukan tingkat intensitas radiasi matahari. Kontak relai yang tertutup menyalakan motor listrik, dan sistem mulai mencari orientasi ke matahari.
Sekarang kita sampai pada tugas berikutnya, yaitu menemukan orientasi yang tepat dari baterai surya terhadap matahari. Untuk melakukan ini, mari kembali ke transistor Q1 dan Q2.
Terdapat relay pada rangkaian kolektor transistor Q1. Untuk menghidupkan relai, Anda perlu melakukan hubungan pendek transistor Q1. Resistor /?1 mengatur arus bias yang membuka transistor Q1.
Transistor Q2 mewakili fototransistor, daerah basisnya diterangi dengan cahaya (dalam transistor konvensional, sinyal listrik diterapkan ke basis). Arus kolektor fototransistor berbanding lurus dengan intensitas cahaya.
Resistor R1 selain untuk mengatur arus bias transistor Q1 juga digunakan sebagai beban pada transistor Q2. Ketika basis transistor Q2 tidak disinari oleh cahaya, tidak ada arus kolektor dan semua arus yang melalui resistor R1 mengalir melalui basis, menjenuhkan transistor Q1.
Ketika penerangan fototransistor meningkat, arus kolektor mulai mengalir, yang hanya mengalir melalui resistor R1. Menurut hukum Ohm, peningkatan arus melalui resistor tetap R1 menyebabkan peningkatan penurunan tegangan pada resistor tersebut. Dengan demikian tegangan pada kolektor Q2 juga berubah.
Ketika tegangan ini turun di bawah 0,7V, fenomena yang diperkirakan akan terjadi: Q1 akan kehilangan bias karena memerlukan setidaknya 0,7V untuk mengalirkan arus basis. Transistor Q1 akan berhenti menghantarkan arus, relai RL1 akan mati dan kontaknya akan terbuka.
Mode operasi ini hanya akan terjadi ketika transistor Q2 diarahkan langsung ke matahari. Dalam hal ini, pencarian orientasi matahari yang tepat terhenti karena terbukanya rangkaian catu daya motor oleh kontak relai. Kini panel surya diarahkan langsung ke matahari.
Ketika matahari meninggalkan bidang pandang transistor Q2, transistor
Q1 menyalakan relai dan mekanisme mulai bergerak kembali. Dan matahari menemukan dirinya kembali. Pencarian diulang berkali-kali saat matahari bergerak melintasi langit pada siang hari.
Pada malam hari intensitas cahaya berkurang. Panel surya tidak dapat lagi menghasilkan energi yang cukup untuk memberi daya pada sistem elektronik, dan kontak relai terbuka untuk terakhir kalinya. Keesokan paginya, matahari menyinari baterai sistem pelacakan yang menghadap ke timur, dan pengoperasian sirkuit dimulai kembali.
Demikian pula, kontak relai terbuka jika penerangan berkurang karena cuaca buruk. Mari kita asumsikan, misalnya, cuaca cerah di pagi hari dan sistem pelacakan mulai bekerja. Namun, pada siang hari langit mulai suram dan berkurangnya penerangan menyebabkan sistem pelacakan berhenti beroperasi hingga langit kembali cerah pada sore hari, dan mungkin keesokan harinya. Kapan pun hal ini terjadi, sistem pelacakan selalu siap untuk melanjutkan operasi.
Desain
Pembuatan alat pelacak cukup sederhana, karena sebagian besar bagiannya terbuat dari kaca organik.
Namun yang sangat penting adalah koordinasi karakteristik panel surya dan relay. Penting untuk memilih elemen yang menghasilkan arus 80 mA pada intensitas radiasi matahari maksimum. Seleksi dapat dilakukan melalui pengujian. Penguji ini cukup cocok untuk tujuan ini.
Saya menemukan bahwa sel sabit menghasilkan arus rata-rata sekitar 80 mA. Oleh karena itu, dari semua jenis elemen yang dijual, saya menggunakan elemen ini untuk perangkat saya.
Kedua panel surya memiliki desain yang serupa. Masing-masing berisi tiga elemen yang dihubungkan secara seri dan dilekatkan pada pelat kaca plexiglass berukuran 10x10 cm2. Unsur-unsur tersebut akan terus-menerus terpapar ke lingkungan, sehingga perlu dilakukan tindakan perlindungan terhadapnya.
Akan menyenangkan untuk melakukan hal berikut. Tempatkan baterai yang sudah jadi pada pelat kaca plexiglass yang diletakkan di atas permukaan logam datar. Tutupi bagian atas baterai dengan lapisan film Mylar yang relatif tebal (0,05-0,1 mm). Panaskan struktur yang dihasilkan secara menyeluruh dengan obor sehingga bagian plastiknya meleleh dan disolder menjadi satu.
Berhati-hatilah saat melakukan ini. Jika Anda meletakkan pelat kaca plexiglass pada permukaan yang tidak cukup rata atau terlalu panas, pelat tersebut dapat melengkung. Semuanya harus serupa dengan menyiapkan sandwich keju panggang.
Gambar.5
Setelah selesai, periksa apakah segelnya aman, terutama di sekitar tepi sel surya. Anda mungkin perlu sedikit mengeritingkan pinggiran Dacron selagi masih panas.
Setelah panel cukup dingin, rekatkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5 dan menghubungkannya secara paralel. Jangan lupa menyolder ujung baterai sebelum merakit perangkat.
Otak elektronik
Elemen desain penting berikutnya adalah relay. Dalam praktiknya, relai adalah kumparan yang dililitkan pada kontak buluh kecil.
Gulungan relai terdiri dari 420 lilitan kawat tembaga berenamel No. 36 yang dililitkan di sekeliling bingkai yang cukup kecil agar sesuai dengan kontak buluh dengan gangguan. Saya menggunakan sedotan koktail sebagai bingkai. Jika Anda menyentuh ujung sedotan dengan pisau panas, bingkai pipi akan terbentuk, melindungi gulungan agar tidak tergelincir ke tepinya. Impedansi belitan harus 20-30 ohm. Masukkan saklar buluh ke dalam bingkai dan kencangkan dengan setetes lem.
Kemudian sambungkan transistor Q1 dan resistor R1 ke relay. Tanpa menghubungkan transistor Q2, gunakan daya dari sel surya dan periksa pengoperasian rangkaian.
Jika semuanya berfungsi dengan baik, relai akan aktif ketika intensitas sinar matahari sekitar 60% dari intensitas penuh. Untuk melakukannya, Anda cukup menutupi 40% permukaan sel surya dengan bahan buram, seperti karton.
Tergantung pada kualitas saklar buluh, mungkin ada beberapa penyimpangan dari nilai ideal. Pengaktifan relai dapat diterima pada intensitas cahaya 50-75% dari nilai maksimum yang mungkin. Di sisi lain, jika Anda tidak memenuhi batasan ini, Anda perlu mengubah jumlah belitan belitan relai atau arus panel surya.
Jumlah lilitan belitan relai harus diubah sesuai dengan aturan berikut. Jika relai beroperasi lebih awal, jumlah lilitan harus dikurangi; jika terlambat, maka harus ditambah. Jika Anda ingin bereksperimen dengan mengubah arus panel surya, sambungkan resistor shunt ke panel tersebut.
Sekarang sambungkan fototransistor Q2 ke sirkuit. Itu harus ditempatkan di tempat yang kedap cahaya, jika tidak maka tidak akan berfungsi dengan benar. Untuk melakukan ini, ambil pipa tembaga atau aluminium dengan panjang sekitar 2,5 cm dan diameter yang sesuai dengan diameter rumah transistor.
Salah satu ujung pipa harus diratakan sehingga tetap ada celah selebar 0,8 mm. Pasang pipa ke transistor.
Sirkuit kontrol yang telah selesai, berisi elemen Q1, Q2, R1 dan RL1, diisi dengan karet cair untuk tujuan penyegelan.
Empat drive dikeluarkan dari perangkat: dua dari kontak relai, dua dari panel surya. Untuk menuangkan karet cair, gunakan cetakan yang terbuat dari kertas tebal (seperti kartu pos). Untuk membuatnya, lingkarkan selembar kertas pada pensil dan kencangkan kertas agar tidak terbuka.Setelah lapisan polimer mengering di sekitar diagram, keluarkan formulir kertas.
Bekerja dengan perangkat
Alat pelacak ini cukup mudah dioperasikan. Pertama, buat mekanisme pelacakan sederhana.
Pasang baterai Anda pada sumbu yang berputar. Anda dapat memasang baterai pada rangka yang sesuai, lalu memasang rangka ke pipa menggunakan bantalan gesek atau bantalan rol. Kemudian pasang motor dengan gearbox untuk memutar rangka pada porosnya. Hal ini dapat dilakukan dengan banyak cara.
Karena relai hanya menjalankan fungsi hidup dan mati pada rangkaian elektronika, maka diperlukan unsur-unsur yang mengalihkan tegangan putaran motor listrik. Hal ini memerlukan sakelar batas yang terletak di posisi ekstrem rangka. Mereka terhubung sesuai dengan diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 6. Sakelar batas No. 1 disertakan pada Gambar. 6 salah. Untuk memastikan pengoperasian rangkaian yang benar, terminal sakelar batas harus dihubungkan secara paralel ke kontak relai RL1, dihubungkan secara seri dengan relai.
Gambar.6
Dari gambar terlihat bahwa ini adalah rangkaian saklar polaritas sederhana, ketika daya dialirkan, motor listrik mulai berputar. Arah putarannya tergantung pada polaritas sumber listrik.
Pada saat catu daya, relai pengalih polaritas RL1 tidak beroperasi karena rangkaian catu daya belitannya diputus oleh kontak yang biasanya terbuka. Motor listrik memutar rangka menuju saklar batas No. 1. Saklar ini terletak sedemikian rupa sehingga rangka bersandar padanya hanya pada posisi ekstrim putarannya. Penulis menunjuk relay yang berbeda dengan cara yang sama pada diagram pada Gambar 3 dan 6. Untuk menghindari kebingungan di kemudian hari, relai RL1 pada Gambar 3 disebut relai buluh dari sistem pelacakan, dan kontaknya pada Gambar 6 disebut kontak buluh. Relai RL1 pada Gambar 6 lebih kuat daripada sakelar buluh, dengan tiga kelompok kontak peralihan.
Ketika sakelar ini ditutup, relai RL1 diaktifkan, yang mengubah polaritas tegangan suplai ke motor listrik, dan motor listrik mulai berputar ke arah yang berlawanan. Meskipun kontak ujung #1 terbuka kembali, relai tetap menyala karena kontaknya tertutup.
Ketika frame menekan saklar batas No. 2, rangkaian daya relai RL1 terbuka dan relai mati. Arah putaran motor berubah lagi dan pelacakan langit terus berlanjut.
Siklus tersebut hanya diputus oleh relai buluh RL 1 dari rangkaian pemantau radiasi matahari, yang mengontrol rangkaian catu daya motor listrik. Namun relai RL 1 merupakan perangkat berarus rendah dan tidak dapat mengalihkan arus motor secara langsung. Jadi, relai buluh mengalihkan relai bantu, yang mengendalikan motor listrik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6.
Panel surya dari sistem pelacakan harus ditempatkan di dekat mekanisme rotasi. Sudut kemiringannya harus sesuai dengan sudut kemiringan sumbu kutub, dan sambungan baterai harus diarahkan ke arah matahari tengah hari.
Modul elektronik terhubung langsung ke perangkat rotasi. Arahkan celah penutup fototransistor sejajar dengan sumbu kutub. Hal ini memperhitungkan perubahan musim pada posisi matahari di atas cakrawala.
Saat ini sel surya dan panel surya banyak digunakan sebagai sumber listrik. Namun panel surya menghasilkan lebih banyak energi ketika diarahkan langsung ke matahari sepanjang waktu dibandingkan ketika berada pada posisi tetap. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan pelacak surya - mekanisme berputar yang mengubah posisi panel surya sesuai dengan posisi matahari.
Materi ini adalah terjemahan gratis dari halaman Mike Davis tentang membuat pelacak surya dengan tangan Anda sendiri. Mike Davis menceritakan.
Anda bisa membuat pelacak surya dengan tangan Anda sendiri. Anda juga bisa melakukannya.
Ini panel surya saya pada pelacak surya, untuk pembuatannya saya menggunakan rotator antena tua yang saya beli seharga $15.
Ini kotak dari bawah rotator antena. Kotaknya sudah lusuh, namun rotator di dalamnya masih baru dan terbungkus plastik asli. Ini adalah produk lama yang berbasis teknologi dari tahun 1960an. Pria tersebut membeli unit tersebut dalam keadaan baru tetapi tidak pernah menggunakannya. Benda itu tersimpan di dalam kotak di garasi selama beberapa dekade sampai pemiliknya akhirnya memutuskan untuk membuangnya dan memberikannya ke toko barang bekas.
Pada dasarnya saya hanya membuang hampir semua barang elektronik di dalam unit, hanya menyimpan apa yang ada hubungannya dengan penggerak motor, dan memasang sistem kendali saya. Hal ini akan dibahas lebih rinci di bawah ini.
Langkah pertama adalah menemukan cara memasang motor penggerak dan panel surya. Saya memutuskan untuk membuat sistem pelacakan yang sederhana, murah, dan mudah dibongkar untuk transportasi. Ini terutama dibuat dari kayu 2x4 dan perlengkapan standar yang dibaut menjadi satu.
Desain pelacak surya
Perangkat ini didesain portabel: mudah dibongkar dan dipasang kembali hanya dengan beberapa alat. Inti balok hanya terdiri dari lima bagian utama: sisi utara, sisi selatan, rakitan berputar, dan dua braket untuk menyatukan semuanya.
Sebelum digunakan di alam liar, unit dasar pelacak akan disejajarkan dengan sumbu timur-barat dan sumbu utara-selatan (menggunakan kompas).
Berikut adalah foto sisi utara pelacak surya. Lebar dasarnya 48 inci dan tinggi 43 1/2 inci. Perlu diingat bahwa dimensi ini tepat untuk digunakan pada 34,6 derajat lintang utara. Jika Anda berada jauh ke utara atau selatan, Anda perlu mengubah ukuran bagian ini. Lebih lanjut tentang ini di bawah. Dinding samping terbuat dari 2x4, dipotong dan direkatkan. Perhatikan ada dua kaki kecil di bagian bawah. Mereka membantu meratakan perangkat saat memasangnya. Jarak antara 2x4 vertikal sama dengan ketebalan kayu (sekitar 1 1/2 inci).
Berikut adalah foto sisi selatan pelacak surya. Sisi ini lebarnya 24" dan tinggi 13 1/2". Itu juga terbuat dari 2x4 yang direkatkan dan disekrup. Bagian ini juga memiliki kaki kecil untuk membantu meratakan seluruh unit saat dipasang. Bagian ini mungkin lebih atau kurang universal dan akan bekerja pada garis lintang yang berbeda. Sekali lagi, jarak antara 2x4 vertikal sama dengan ketebalan 2x4 (sekitar 1 1/2 inci).
Braket horizontal 2x4 yang menghubungkan bagian bawah sisi utara pelacak surya dengan bagian bawah sisi selatan memiliki panjang 48 inci. Itu pas di antara tiang dan dibaut melaluinya. Ini juga perlu dihitung pada garis lintang spesifik Anda, karena jarak antara pilar utara dan selatan akan berubah seiring dengan perubahan sudut sumbu utara-selatan.
Penjepit (potongan 1x4) ditambahkan untuk mengambil sebagian besar beban dari rakitan yang berputar (dipasang pada baut yang menahan rakitan yang berputar pada tempatnya).
Ini adalah jantung dari pelacak surya. Ini adalah motor penggerak dan unit berputar. Antena motor dan struktur pemasangan terkait ada di sebelah kiri. Pipa baja berukuran satu inci dan panjang 4 kaki digerakkan oleh rotator dan akan membawa panel surya. Bantalan dan pengencang struktur terletak di sisi kanan. Detailnya di bawah.
Tampilan mesin dari dekat ditampilkan. Rotator antena ini dirancang untuk dipasang pada tiang tetap dan memutar tiang yang lebih pendek dengan antena terpasang padanya. Jadi saya membuat tiang tetap semu untuk memasangnya. Sepotong pipa pendek berukuran 1 inci di bagian atas (di bawah kawat) berfungsi sebagai titik pemasangan rotator. Pipa pendek dipasang dengan flensa, yang selanjutnya dibaut ke sepotong kayu persegi berukuran 3 1/2 x 3 1/2 inci, disekrup ke sepotong kayu 2x4 sepanjang 12 inci. 2x4 ini dipasang di antara tiang sisi utara dan ditahan dengan baut.
Berikut tampilan jarak dekat dari bantalan di ujung bawah pipa sepanjang 4 kaki yang membawa panel surya. Transisi dilakukan menggunakan flensa.
Pertama kali saya merakit perangkat, saya menjepit semua bagian dengan klem besar. Setelah saya mendapatkan sudut poros yang benar, klemnya dikencangkan. Lalu saya mengebor lubang untuk baut panjang untuk menghubungkan semua bagian menjadi satu.
Saya harus berbicara sedikit tentang bagaimana saya menentukan sudut sumbu utara-selatan (rotasi pelacak). Perangkat harus sejajar dengan garis lintang area yang akan digunakan. Saya tidak mengaturnya. Ini akan menjadi sudut yang tepat pada musim semi dan musim gugur ketika saya biasanya berada di properti saya. Suhunya akan sedikit terlalu tinggi di musim panas, dan sedikit rendah di musim dingin. Namun, panel surya akan menghasilkan lebih banyak energi secara signifikan dibandingkan jika dipasang secara permanen.
Sudut sumbu rotasi relatif terhadap tanah diatur sesuai dengan garis lintang tempat pelacak surya akan digunakan. Pikirkan seperti ini. Jika digunakan di ekuator yang garis lintangnya 0, maka sudut relatif terhadap tanah adalah 0, sehingga sumbunya mendatar. Bila digunakan di salah satu kutub, garis lintang 90 atau -90 derajat, sudut relatif terhadap tanah akan vertikal. Oleh karena itu, sudut yang benar selalu sesuai dengan garis lintang tempat pelacak akan digunakan. Lahan saya terletak sekitar 34,6 derajat lintang utara, jadi sudut itulah yang saya gunakan.
Jadi, sudut Anda mungkin berbeda-beda, begitu pula dengan dimensi struktur dasar Anda. Dimensi alas tergantung pada sudut yang digunakan. Ketinggian sisi utara dan selatan serta jarak antara sisi selatan dan utara harus dihitung.
Versi desain yang dapat disesuaikan dapat dibuat dengan mudah, memungkinkan sudut yang lebih rendah di musim panas dan sudut yang lebih tinggi di musim dingin. Namun, untuk saat ini saya akan membiarkan ini sebagai latihan untuk pembaca, saya senang dengan apa yang ada saat ini.
Berikut foto lain dari kepala rotator yang terpasang.
Foto ini menunjukkan bagaimana ujung bawah bantalan tabung penggerak dipasang ke rangka sisi selatan dan ditahan dengan baut. Ujung lainnya dipasang di sisi utara. Ujung bawah braket diagonal juga terlihat.
Berikut ini tampilan close-up cara pemasangan bearing menggunakan fitting.
Foto ini menunjukkan salah satu bingkai aluminium yang menahan panel surya pada pelacak. Itu terbuat dari aluminium sudut, berisi panel 100W, dan memiliki dimensi internal 47 1/8 kali 21 1/2 inci. Pada dasarnya, ini sedikit lebih besar dari dimensi luar panel surya. Panel ditahan di tempatnya dengan sekrup yang melewati bingkai dan masuk ke sisi panel.
Anda dapat melihat potongan pada bingkai untuk dipasang pada pipa pelacak.
Foto ini menunjukkan bagaimana bingkai disambung di sudut-sudutnya (pengelasan sudut juga dimungkinkan).
Berikut adalah tampilan close-up potongan bingkai untuk memasang pelacak pada pipa. Relungnya memiliki kedalaman yang sama dengan klem yang digunakan untuk pemasangan.
Berikut adalah tampilan dekat bagaimana klem digunakan untuk memasang bingkai ke tabung pelacak. Penjepitnya benar-benar mengencangkan rangka ke pipa dengan cukup erat. Saya terkejut melihat seberapa baik cara kerjanya.
Selama pengujian dalam ruangan pertama, saya hanya memasang satu panel surya secara memanjang di sepanjang pipa penggerak (dalam versi final saya seharusnya memasang dua panel). Jika Anda hanya memiliki atau membutuhkan satu baterai, berikut cara memasangnya.
Foto ini menunjukkan dua bingkai aluminium yang dijepit pada tabung penggerak.
Foto ini menunjukkan dua panel surya di pelacak. Sekrup menahan baterai pada tempatnya sehingga angin tidak dapat mengeluarkan baterai dari rangkanya.
Panel atas bersifat komersial, saya membeli unit 100W ini karena saya mendapat diskon yang sangat besar. Panel bawah adalah salah satu panel surya 60 watt buatan saya. Ikuti tautan untuk melihat cara saya membuatnya.
160 watt mungkin kedengarannya tidak terlalu besar, namun kebutuhan daya saya minimal. Pelacak dan generator angin buatan saya saling melengkapi, baterai saya tetap terisi dan listrik saya cukup.
Foto ini menunjukkan pipa penyeimbang. Ini adalah sepotong pipa baja satu inci dengan panjang 30 inci. Itu disekrup ke sudut di ujung atas blok mesin. Satu pipa lebih banyak penyeimbang daripada yang dibutuhkan untuk satu panel. Untuk kedua panel saya menambahkan fitting baja T di ujung pipa. Rotator antena dirancang untuk bergerak secara seimbang terhadap tiang vertikal. Penyeimbang mengurangi jumlah torsi yang harus disediakan motor untuk menggerakkan panel yang digantung hampir horizontal terhadap tiang. Panel Anda mungkin memiliki berat yang berbeda dan memerlukan penempatan penyeimbang yang berbeda. Bereksperimenlah dengan berbagai panjang pipa dan/atau perlengkapan tambahan untuk mendapatkan keseimbangan sedekat mungkin dengan ideal dan mencegah beban berlebih pada mesin atau roda gigi.
Untuk melanjutkan, klik tombol dengan nomor 2
Unit kontrol pelacak surya
Berikut adalah diagram rangkaian asli rotator antena. Semuanya benar-benar elektromekanis. Sangat kuno, hampir primitif. Sisi baiknya, ini masih berfungsi setelah disimpan selama beberapa dekade. Salah satu keistimewaan unit lama ini adalah motor penggeraknya bekerja dengan daya 24 VAC. Hal ini membuat perancangan sistem kendali baru menjadi sulit baginya. Saya sedang mencari cara untuk memodifikasi atau mengotomatiskan unit kontrol asli, tetapi tidak tahu cara membuatnya berfungsi. Oleh karena itu, saya mengurungkan niat menggunakan kontrol lama, membongkarnya menjadi beberapa bagian, dan mulai mendesain yang baru.
Saya tidak dapat menggunakan kembali banyak bagian ini. Sebenarnya kepala rotator yang digunakan. Namun dari unit kendali saya hanya menyimpan trafo dari 120V ke 24V (#110), dan kapasitor motor (#107).
Berikut adalah rangkaian pengontrol elektronik yang saya buat setelah beberapa pengujian. Diagram ukuran penuh di sini. Desainnya didasarkan pada MBED, sebuah platform pembuatan prototipe cepat. Modul MBED dapat diprogram dalam C menggunakan IDE online. MBED cukup bertenaga dan memiliki banyak kemampuan IO. Ini benar-benar berlebihan untuk proyek ini, tetapi saya akrab dengan MBED karena saya menggunakannya pada proyek di tempat kerja. Anda dapat dengan mudah menggantinya dengan Arduino, Raspberry Pi, atau lainnya untuk melakukan hal yang sama.
Inti dari skema ini adalah MBED. Ia membaca nilai tegangan (menggunakan dua input analog) dari dua panel surya kecil yang dipasang tegak lurus satu sama lain. Motor rotator antena bergerak sehingga menjaga tegangan dari kedua panel surya hampir sama, menjaganya tetap mengarah ke matahari.
Motor disuplai daya dengan menutup relai dan menyalakan inverter AC. Arah putaran motor dikendalikan oleh relay lain. Saya menggunakan relay otomotif 40A karena murah, tersedia di mana-mana, dan saya sudah punya beberapa. Relai digerakkan oleh transistor daya TIP120 Darlington yang dikendalikan oleh jalur keluaran dari MBED. Dua tombol telah ditambahkan untuk menggerakkan motor secara manual selama pengujian dan untuk pemecahan masalah. Menekan PB1 akan menggerakkan motor ke barat. Menekan PB1 dan PB2 secara bersamaan akan menggerakkan motor ke timur.
Dua sakelar batas dihubungkan ke jalur masukan MBED. Pergerakan hanya dimulai pada arah yang ditentukan jika saklar batas ditutup. Pergerakan dihentikan melalui interupsi jika saklar batas terbuka.
Regulator LM7809 dengan +9V memberikan daya stabil untuk MBED dari sumber 12V. MBED didasarkan pada logika 3.3, dan memiliki regulator terpasang dan jalur keluaran 3.3, resistor digunakan untuk pencocokan.
Daftar bagian unit kontrol pelacak surya
C3 – NPO (diambil dari kotak kontrol asli)
D1-D2 – 1N4001 atau dioda serupa
ECell-WCell – sel surya tembaga indium selenida (CIS) film tipis
F1 – 2A sekering lambat
IC1 – LM7809 + pengatur tegangan 9V
IC2 – NXP LPC1768MBED
K1-K2 – Relai tipe Otomotif SPDT 40A Bosch
LS1-LS2 – saklar NC kontak cepat (lihat di bawah)
PB1-PB2 – tombol NO kontak cepat
Q1-Q2 – Transistor daya TIP120 NPN Darlington
R1-R6 – resistor 1k 1/8 W
R7-R8 – Trimpot 10K
T1 – Trafo step-down 120VAC hingga 24VAC 2A
Inverter AC – Inverter AC 200-250W 12V DC hingga 120V
Kode (perangkat lunak) untuk proyek ini dapat ditemukan di http://mbed.org/users/omegageek64/code/suntracker/. Ini adalah program yang cukup sederhana. Seperti yang saya katakan di atas, MBED berlebihan untuk proyek ini. Namun, potensinya yang belum dimanfaatkan dapat memungkinkan fitur-fitur baru ditambahkan di masa depan (sumbu bermotor kedua dapat ditambahkan, kontrol pengisian daya dan kompensasi suhu dapat ditambahkan).
Elektronik kotak kontrol ditempatkan di kotak amunisi lama yang saya beli di toko barang bekas seharga $ 5. Ini adalah penutup yang sempurna, kokoh, tahan cuaca, dan luas. Ini berisi dua relay otomotif 40 Amp, inverter, transformator step-down 120V/24V, papan tempat memotong roti yang berisi logika penggerak, dudukan sekering, dan blok terminal untuk pengkabelan.
Foto ini diambil pada tahap awal proyek pelacak surya dengan versi awal perangkat elektronik di dalamnya. Inverter kecil 100W yang ditunjukkan di foto kemudian diganti dengan yang lebih andal. Inverter kecil berfungsi, tapi saya pikir itulah titik lemahnya. Jadi saya membeli yang besar dengan daya 250W. Mesin kemudian bergerak lebih cepat dan halus, dan suara-suara aneh, seolah-olah berasal dari hewan yang sekarat, tidak terdengar.
Di sini saya mulai memasang barang elektronik di dalam kotak amunisi. Relai, trafo, blok terminal dan salah satu strip terminal dipasang.
Meskipun perangkat elektronik pelacak surya tampaknya menjadi hal terakhir yang dibicarakan di halaman web ini, sebenarnya perangkat tersebut adalah salah satu hal pertama yang saya mulai kerjakan setelah membeli rotator antena. Perangkat elektronik tersebut melewati beberapa versi berbeda sebelum saya menentukan desain akhir.
Berikut tampilan bagian dalam kotak amunisi dengan semua peralatan elektronik terpasang. Tata letak putih dengan semua logika di pojok kanan atas. Persegi panjang hitam panjang adalah inverter. Papan tempat memotong roti dan inverter dipasang dengan Velcro berkekuatan industri.
Jika Anda perhatikan lebih dekat, Anda akan melihat bahwa kabel USB terhubung ke modul MBED di papan dan menuju ke netbook saya, hampir tidak terlihat di bagian atas foto. Foto ini diambil saat memprogram/menguji/menyesuaikan elektronik penggerak.
Berikut adalah tampilan close-up papan dengan “otak” sistem di atasnya. Modul komputer MBED ada di sebelah kanan. Di sebelah kiri MBED terdapat dua trimpot untuk mengatur sinyal dari kepala sensor. Di bawahnya terdapat transistor daya untuk mengendalikan relai. Selanjutnya di sebelah kiri terdapat tombol koreksi manual (tekan untuk memindahkan pelacak secara manual). Ada pengatur tegangan 9V di paling kiri.
Tata letaknya bersifat sementara. Selanjutnya saya akan membuat PCB yang benar dan menginstalnya.
Kepala sensor terdiri dari dua sel surya film tipis kecil Copper Indium di Selenide (CIS) dari jenis yang sama yang saya gunakan pada sel surya lipat 15W buatan saya. Saya memiliki beberapa item yang tidak terpakai.
Dua sel surya kecil dipasang pada sudut 90 derajat satu sama lain. Idenya adalah ketika satu elemen atau lainnya menerima lebih banyak sinar matahari, pelacak surya akan bergerak hingga cahayanya merata.
Yang ditampilkan di sini adalah tampilan kepala sensor pelacak surya yang telah selesai. Ini dipasang pada sepotong pendek tabung aluminium, yang selanjutnya akan dipasang pada aktuator tabung pelacak. Saya telah menunjukkan beberapa ukuran bagi mereka yang selalu meminta saya untuk menyertakannya. Kepala sensor diamankan dengan penjepit.
Berikut tampilan kepala sensor yang terpasang pada solar tracking. Itu dipasang pada pipa yang keluar dari bagian atas rotator.
Kedua sakelar batas dipasang pada braket sudut aluminium yang dipasang pada pipa penggerak dengan penjepit dengan cara yang sama seperti panel surya.
Bilah sakelar bersentuhan dengan sekrup kontrol panjang yang menonjol dari struktur pendukung kayu motor penggerak. Sakelar pembatas menghentikan pergerakan motor listrik pada kedua ujung kayuhan (timur dan barat). Sakelar biasanya tertutup, dan terbuka ketika batas gerak tercapai.
Menguji, menyiapkan, dan menyelesaikan pelacak surya
Foto ini diambil saat sesi debugging di bengkel saya akhir pekan lalu sebelum berangkat ke Arizona. Netbook saya terhubung ke MBED unit kontrol. Baterainya besar, siklusnya dalam, dan menyediakan daya ke perangkat elektronik dan unit pelacak (bukan di dalam bingkai).
Foto lain dari pengujian dan debugging unit kontrol. Sensor bekerja dengan baik di lingkungan bengkel saya.
Setelah ini, di Arizona, sebuah masalah ditemukan. Sinar matahari alami yang jauh lebih kuat memberi daya pada sel surya sensor, meskipun sudutnya cukup tajam terhadap matahari. Hal ini mengakibatkan pelacak tidak melacak matahari dengan akurasi yang diperlukan.
Solusi dari permasalahan tersebut adalah dengan memasang shade panel di depan sel surya dan menggunakan pita listrik berwarna hitam untuk menutupi sebagian sel surya.
Ini adalah versi pertama dari panel pemadaman listrik, sepotong logam yang dipotong dari kaleng minuman ringan aluminium, satu-satunya lembaran logam tipis yang saya miliki saat itu.
Prototipe panel peredupan bekerja dengan sangat baik sehingga panel peredupan permanen dibuat dari 1/32 lembar aluminium yang dibeli dari toko perangkat keras keesokan harinya. Itu dibuat lebih lebar sehingga memberikan keteduhan yang lebih luas sehingga saya bisa menghilangkan lakban pada sel surya.
Panel peredup pelacak surya dipasang pada dua sekrup yang memungkinkannya berputar ke timur dan barat. Hal ini diperlukan untuk menyempurnakan akurasi penunjuk pelacak. Dengan panel ini pelacak mulai bekerja dengan baik.
Dalam foto tersebut Anda dapat melihat seberapa banyak elemen timur yang berada dalam bayangan. Ketika perbedaan keluaran arus antar elemen melebihi batas tertentu, pelacak akan mulai bergerak.
Berikut adalah foto versi final blackout mount beserta dimensinya.
Panel peredupan berfungsi dengan baik. Foto ini diambil pada sore hari, dan pelacak matahari telah menutupi hampir seluruh jalurnya sebelum matahari terbenam. Perangkat ini bekerja dengan sangat baik. Saya sangat senang.
Mengkalibrasi pelacak cukup sederhana. Pada hari yang cerah, sambungkan laptop Anda ke modul MBED di pelacak, buka aplikasi untuk melihat informasi MBED. Sesuaikan bilah peredupan agar berada di tengah. Posisikan pelacak secara manual agar mengarah ke Matahari, lalu matikan inverter untuk mencegah pelacak bergerak sendiri. Sesuaikan trimpot hingga pembacaan timur dan barat kira-kira sama, lalu posisikan sedekat mungkin. Lakukan dengan cukup cepat karena matahari sedang bergerak. Anda selalu dapat memusatkan kembali pelacak pada matahari secara manual dan mencoba lagi. Setelah Anda menyesuaikannya, nyalakan inverter dan lihat seberapa baik pelacak melacak matahari.
Karena Matahari bergerak lambat, kalibrasi mungkin memerlukan waktu. Anda mungkin harus menunggu satu atau dua jam, atau bahkan hampir seharian, agar penyesuaian dapat dilakukan.
Di sini pelacak diarahkan sedikit ke timur dari pusat pada hari berawan. Bahkan melalui awan tipis, pelacak bekerja dengan baik. Pelacak berhenti melacak matahari ketika awan tebal dan kecerahan langit biasanya cukup seragam.
Foto ini diambil saat pengujian di Arizona. Pengontrol muatan dan inverter buatan saya untuk daya 120VAC dihubungkan menggunakan kabel ekstensi oranye. Selanjutnya baterai dan barang elektronik akan berada dalam wadah terlindung, akan ada kabel bawah tanah untuk 120V AC dan 12V DC, saklar daya jarak jauh untuk inverter dan voltmeter baterai akan dipasang di kabin. Itu ada dalam rencana.
Di sebidang tanah saya di Arizona berangin. Pada hari tertentu kita bisa melihat hembusan angin hingga 35 mph. Lebih buruk lagi jika badai mulai terjadi. Foto ini menunjukkan tiang kayu di keempat sudut dasar pelacak surya untuk menahannya. Setelah saya memutuskan di mana akan menempatkan pelacak secara permanen, saya mungkin akan menggunakan pasak baja untuk menahannya (tidak akan membusuk di tanah).
PEMBARUAN - Saya rasa saya telah menemukan cara yang murah dan mudah untuk membuat kepala sensor tahan cuaca. Saya memotong botol 2 liter menjadi dua dan meletakkannya di kepala sensor. Saya harus membuat beberapa celah di bagian bawah botol agar dapat meluncur di sekitar tabung persegi di bagian bawah kepala. Saya dapat mengatur posisi panel peredupan (jika perlu) melalui penutup lubang.
PEMBARUAN - Saya membuat beberapa perubahan pada pelacak surya. Pertama, seperti yang Anda lihat di foto ini, kayu itu dicat untuk melindungi kayu dari cuaca. Saat ini juga dipasang di atas batu bata untuk mencegahnya bersentuhan dengan tanah basah.
Tiang-tiang kayu tersebut diganti dengan tiang-tiang baja panjang yang ditancapkan jauh ke dalam tanah. Sekrup panjang melewati lubang dan mengencangkan pelacak dengan aman.
Sebuah dudukan ditambahkan untuk menstabilkan baterai dan mencegahnya mengepak saat angin kencang.
Strip penyangga horizontal diperkuat dengan mengelas sambungan pipa baja 1/2 inci ke pipa penyangga utama satu inci. Dua buah pipa berukuran 1/2 inci sepanjang 24" kemudian membentuk balok mendatar.
PEMBARUAN – Sakelar batas lama telah diganti dengan sakelar baru yang tersegel untuk melindungi dari debu dan kelembapan.
PEMBARUAN - Saya membuat kepala sensor tahan cuaca baru untuk sistem pelacak surya. Kepalanya kini dipasang di toples plastik bening.
Panel peredupan saat ini terletak di bagian luar wadah untuk memudahkan pelacakan penyesuaian dan diamankan di tempatnya dengan penjepit sederhana. Setelah kepala sensor baru dipasang pada sistem pelacakan, lapisan silikon di sekeliling tepi tutup stoples akan melindunginya dari kelembapan.
Berikut tampilan kepala sensor dengan kaleng dilepas. Kepala aslinya memiliki dua sel surya yang dipasang pada sudut 90 derajat satu sama lain. Desain ini tidak muat di toples ini, jadi saya memasang elemen pada sudut 60 derajat yang lebih tajam.
Foto ini menunjukkan bagian bawah kepala sensor. Ini juga menunjukkan bagaimana pemasangan sekrup pendukung ke tutup toples. Penopang pemasangan akan dijepit ke poros pelacak utama menggunakan penjepit.
Pelacak surya Radiofishka
Seperti yang Anda ketahui, efisiensi panel surya akan maksimal jika terkena sinar matahari langsung. Tapi karena Karena matahari terus bergerak melintasi cakrawala, efisiensi panel surya turun secara signifikan ketika sinar matahari menyinari panel secara miring. Untuk meningkatkan efisiensi panel surya, digunakan sistem yang melacak matahari dan secara otomatis memutar panel surya untuk menerima sinar langsung.
Artikel ini menyajikan diagram alat pelacak matahari atau dengan cara lain pelacak (Solar Tracker).
Sirkuit pelacaknya sederhana, ringkas, dan Anda dapat dengan mudah merakitnya sendiri. Untuk menentukan posisi matahari digunakan dua buah fotoresistor. Motor dihubungkan menggunakan rangkaian H-bridge, yang memungkinkan peralihan arus hingga 500 mA pada tegangan suplai 6-15V. Dalam kegelapan, perangkat juga beroperasi dan akan memutar motor menuju sumber cahaya paling terang.
Diagram skema alat pelacak matahari
Seperti yang Anda lihat pada gambar di bawah, rangkaiannya sederhana hingga memalukan dan berisi chip penguat operasional LM1458 (K140UD20), transistor BD139 (KT815G, KT961A) dan BD140 (KT814G, KT626V), fotoresistor, dioda 1N4004 (KD243G ), resistor dan resistor penyetel.
Dari diagram terlihat bahwa motor M digerakkan dengan nilai yang berbeda pada keluaran op-amp IC1a dan IC1b. Meja kebenaran:
Rendah Tinggi Maju Tinggi Tinggi Berhenti Tinggi Rendah Kembali
atau sebaliknya, tergantung sambungan motor
Transistor dalam rangkaian bekerja berpasangan, secara diagonal, mengalihkan +Ve atau -Ve ke motor, dan menyebabkannya berputar maju atau mundur.
Ketika motor berhenti, ia terus berputar karena... ada momen yang berputar. Alhasil, motornya entah kenapa Pelacak surya DIY waktu menghasilkan daya yang dapat merusak transistor. Untuk melindungi transistor dari EMF balik, digunakan 4 dioda pada rangkaian jembatan.
Tahap input terdiri dari dua op-amp (IC1) dan fotoresistor LDR dan LDR'. Jika jumlah cahaya yang jatuh pada keduanya sama, maka resistansi fotoresistornya juga sama. Oleh karena itu, jika tegangan suplai 12V, maka pada sambungan fotoresistor LDR LDR akan terdapat tegangan 6V. Jika jumlah cahaya yang jatuh pada salah satu fotoresistor lebih besar dibandingkan pada fotoresistor lainnya, maka tegangan akan berubah.
Pembatasan (batas) dari +V hingga 0V diatur oleh empat resistor yang dihubungkan seri dan disesuaikan dengan 2 resistor pemangkas. Jika tegangan melampaui batas ini, op-amp akan menghidupkan motor dan terus berputar.
Resistor pemangkasan 20K menyesuaikan sensitivitas, mis. rentang antar batas. Pemangkas 100K menyesuaikan seberapa simetris batasnya relatif terhadap +V/2 (titik keseimbangan).
1. Periksa tegangan suplai rangkaian
2. Hubungkan motor DC. saat ini
3. Tempatkan fotoresistor berdampingan sehingga menerima jumlah cahaya yang sama.
4. Putar kedua pemangkas sepenuhnya berlawanan arah jarum jam
5. Berikan daya ke sirkuit. Motor akan berputar
6. Putar pemangkas 100K searah jarum jam hingga berhenti. Tandai item ini.
7. Lanjutkan memutar pemangkas 100K searah jarum jam hingga motor mulai berputar ke arah berlawanan. Tandai item ini.
8. Bagilah sudut antara kedua posisi menjadi dua dan letakkan pemangkas di sana (ini akan menjadi titik keseimbangan).
9. Sekarang, putar pemangkas 20K searah jarum jam hingga motor mulai bergerak
10. Pindahkan posisi pemangkas sedikit ke belakang (berlawanan arah jarum jam) sehingga motor berhenti (pemangkas ini bertanggung jawab atas sensitivitas)
11. Periksa pengoperasian rangkaian yang benar dengan melindungi fotoresistor pertama dan kedua secara bergantian dari cahaya.
Daftar elemen radio
Unduh daftar elemen (PDF)
Perangkat berputar do-it-yourself untuk baterai surya
Pelacak surya DIY! Peling Info tenaga surya
Alat pelacak matahari – Situs Web Besi Solder
Pelacak surya dua sumbu di Arduino / Geektimes
Pelacak surya Radiofishka
10 cara yang tidak biasa untuk membungkus kado dengan tangan Anda sendiri Majalah wanita
Gereja MC Gereja Kota Saya
Pelacak surya DIY
Penyebaran sinar matahari secara umum yang digunakan sebelumnya tidak memberikan hasil yang baik. Lebih tepatnya, hasil yang diterima umat manusia tidak bisa disebut ideal, terlepas dari semua indikatornya. Panel surya dipasang secara permanen dan tetap pada satu posisi tetap. Sistem pelacakan matahari menghilangkan masalah ini.
Energi maksimum yang diperoleh akan dihasilkan jika sinar matahari diarahkan tegak lurus terhadap bidang baterai. Jika tidak, efisiensi panel surya sangat rendah - sekitar 10-15%. Jika Anda menggunakan sistem yang secara otomatis mengarahkan baterai ke matahari, Anda dapat meningkatkan hasilnya sebesar 40%.
Bagaimana itu bekerja
Alat pelacak terdiri dari dua bagian penting: mekanisme yang memutar dan memiringkan baterai ke arah yang diinginkan dan sirkuit elektronik yang mengoperasikan mekanisme tersebut.
Lokasi baterai ditentukan oleh garis lintang area pemasangannya. Misalnya, Anda perlu memasang baterai di area yang sesuai dengan 330 lintang utara. Artinya sumbu perangkat harus diputar 330 relatif terhadap cakrawala bumi.
Putarannya sendiri dimungkinkan berkat mesin yang pengoperasiannya diatur secara otomatis. Otomatisasi tersebut “memantau” lokasi Matahari di gedung pencakar langit dan, saat bergerak ke arah barat, memberikan sinyal kepada mesin untuk menghidupkan semua baterai.
Fakta yang menarik dan membuat penasaran adalah tenaga untuk mesin tersebut berasal dari panel surya itu sendiri. Pelacakan matahari dilakukan oleh matahari itu sendiri, dan ini juga menghemat uang.
Fitur desain
Untuk pemahaman lebih detail, kami akan memberikan contoh bagaimana sinar matahari dimanfaatkan oleh baterai sebelumnya. Misalnya, baterai surya terbuat dari dua panel yang masing-masing berisi tiga sel. Elemen-elemen tersebut dihubungkan secara paralel. Panel dipasang sedemikian rupa sehingga ada sudut siku-siku di antara keduanya. Dalam hal ini, setidaknya satu panel akan “menyerap” sinar matahari.
Pelacak surya sumbu tunggal ED-5000
Panel-panel tersebut membentuk sudut 900, yang garis-baginya diarahkan tepat ke arah matahari. Jika seluruh struktur diputar 450 ke kanan atau ke kiri, satu panel akan berfungsi, panel kedua tidak aktif. Posisi ini digunakan untuk menangkap sinar matahari dengan satu baterai pada paruh pertama hari, dan pada paruh kedua baterai kedua mengambil alih.
Namun, dengan menggunakan alat pelacak otomatis yang berputar, Anda selamanya dapat melupakan masalah penempatan baterai. Kini semuanya, tanpa kecuali, akan memiliki permukaan yang menghadap pada sudut 900 terhadap matahari.
Diagram perangkat
Rangkaian putaran otomatis juga harus memperhitungkan adanya faktor-faktor yang membatasi energi sinar matahari untuk efisiensi operasional yang lebih besar. Tidak ada gunanya menggunakan listrik jika terjadi kabut, hujan, atau awan ketika matahari tersembunyi seluruhnya atau sebagian.
Fitur Perangkat
Sistem pelacakan produksi industri otomatis lebih progresif baik secara teknis maupun estetika. Namun, bukan berarti perangkat yang dibuat di rumah lebih rendah kualitasnya. Mereka mungkin memiliki beberapa kekurangan, tetapi bagaimanapun juga, mereka memiliki nilai yang tinggi.
Pelacak surya dua dimensi
Untuk apa mereka membeli dan apa yang menarik keseluruhan desainnya:
- Perangkat ini tidak memerlukan pengaturan komputer atau perangkat lunak;
- Penerima GPS membaca waktu setempat serta data lokasi;
- Ringan, yang dicapai dengan menggunakan logam ringan (aluminium dan paduannya);
- Kehadiran port komunikasi memungkinkan diagnosis masalah operasional secara tepat waktu;
- Penggerak sabuk, mekanisme penggeraknya lebih andal dibandingkan roda gigi;
- Penerima GPS selalu memperbarui data waktu, sehingga tidak ada kemungkinan kegagalan - misalnya, pengoperasian malam hari tidak dapat dilakukan;
- Desain apa pun memerlukan intervensi minimal Pelacak surya DIY sisi seseorang;
- Memungkinkan Anda bekerja di bawah pengaruh atmosfer apa pun, termasuk suhu rendah dan tinggi;
Kemungkinan membuatnya sendiri
Jika Anda memiliki kesempatan dan keinginan, Anda selalu dapat mencoba membuat perangkat itu sendiri. Tentu saja hal ini agak sulit, karena tidak hanya membutuhkan pengetahuan dan keterampilan yang mendalam dalam pemodelan kelistrikan, tetapi juga upaya tambahan untuk pembuatan tiang itu sendiri, saat memasang panel surya, dll.
Pelacak buatan sendiri
Setelah mempelajari forum dengan cermat, kita dapat dengan aman mengatakan bahwa ada profesional di tingkat non-industri. Di berbagai wilayah (yang memungkinkan dan hemat biaya), penggunaan panel surya dengan sistem pelacakan putar sudah bukan lagi hal yang baru.
Master yang berbeda menawarkan skema, pengembangan, dan berbagi pengalaman mereka. Jadi, jika ada kebutuhan untuk memperbaiki desain panel surya dan meningkatkan produktivitas, selalu ada peluang untuk melakukannya sendiri tanpa menggunakan sumber daya finansial secara maksimal.
Seperti yang Anda ketahui, efisiensi panel surya akan maksimal jika terkena sinar matahari langsung. Tapi karena Karena matahari terus bergerak melintasi cakrawala, efisiensi panel surya turun secara signifikan ketika sinar matahari menyinari panel secara miring. Untuk meningkatkan efisiensi panel surya, digunakan sistem yang melacak matahari dan secara otomatis memutar panel surya untuk menerima sinar langsung.
Artikel ini menyajikan diagram alat pelacak matahari atau dengan cara lain pelacak (Solar Tracker).
Sirkuit pelacaknya sederhana, ringkas, dan Anda dapat dengan mudah merakitnya sendiri. Untuk menentukan posisi matahari digunakan dua buah fotoresistor. Motor dihubungkan menggunakan rangkaian H-bridge, yang memungkinkan peralihan arus hingga 500 mA pada tegangan suplai 6-15V. Dalam kegelapan, perangkat juga beroperasi dan akan memutar motor menuju sumber cahaya paling terang.
Diagram skema alat pelacak matahari
Seperti yang Anda lihat pada gambar di bawah, rangkaiannya sederhana hingga memalukan dan berisi chip penguat operasional LM1458 (K140UD20), transistor BD139 (KT815G, KT961A) dan BD140 (KT814G, KT626V), fotoresistor, dioda 1N4004 (KD243G ), resistor dan resistor penyetel.
Dari diagram terlihat bahwa motor M digerakkan dengan nilai yang berbeda pada keluaran op-amp IC1a dan IC1b. Meja kebenaran:
*atau sebaliknya, tergantung sambungan motor
Transistor dalam rangkaian bekerja berpasangan, secara diagonal, mengalihkan +Ve atau -Ve ke motor, dan menyebabkannya berputar maju atau mundur.
Ketika motor berhenti, ia terus berputar karena... ada momen yang berputar. Akibatnya, motor menghasilkan tenaga selama beberapa waktu, yang dapat merusak transistor. Untuk melindungi transistor dari EMF balik, digunakan 4 dioda pada rangkaian jembatan.
Tahap masukan terdiri dari dua op-amp (IC1) dan fotoresistor LDR dan LDR". Jika jumlah cahaya yang jatuh pada keduanya sama, maka resistansi fotoresistor juga sama. Oleh karena itu, jika tegangan suplai 12V, kemudian pada sambungan fotoresistor LDR LDR" akan ada tegangan 6V . Jika jumlah cahaya yang jatuh pada salah satu fotoresistor lebih besar dibandingkan pada fotoresistor lainnya, maka tegangan akan berubah.
Pembatasan (batas) dari +V hingga 0V diatur oleh empat resistor yang dihubungkan seri dan disesuaikan dengan 2 resistor pemangkas. Jika tegangan melampaui batas ini, op-amp akan menghidupkan motor dan terus berputar.
Resistor pemangkasan 20K menyesuaikan sensitivitas, mis. rentang antar batas. Pemangkas 100K menyesuaikan seberapa simetris batasnya relatif terhadap +V/2 (titik keseimbangan).
Pengaturan skema:
1. Periksa tegangan suplai rangkaian
2. Hubungkan motor DC. saat ini
3. Tempatkan fotoresistor berdampingan sehingga menerima jumlah cahaya yang sama.
4. Putar kedua pemangkas sepenuhnya berlawanan arah jarum jam
5. Berikan daya ke sirkuit. Motor akan berputar
6. Putar pemangkas 100K searah jarum jam hingga berhenti. Tandai item ini.
7. Lanjutkan memutar pemangkas 100K searah jarum jam hingga motor mulai berputar ke arah berlawanan. Tandai item ini.
8. Bagilah sudut antara kedua posisi menjadi dua dan letakkan pemangkas di sana (ini akan menjadi titik keseimbangan).
9. Sekarang, putar pemangkas 20K searah jarum jam hingga motor mulai bergerak
10. Pindahkan posisi pemangkas sedikit ke belakang (berlawanan arah jarum jam) sehingga motor berhenti (pemangkas ini bertanggung jawab atas sensitivitas)
11. Periksa pengoperasian rangkaian yang benar dengan melindungi fotoresistor pertama dan kedua secara bergantian dari cahaya.
Daftar elemen radio
| Penamaan | Jenis | Denominasi | Kuantitas | Catatan | Toko | buku catatan saya |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Penguat operasional | LM1458 | 1 | Analog: K140UD20 | Ke buku catatan | ||
| Transistor bipolar | BD139 | 2 | Analog: KT815G, KT961A | Ke buku catatan | ||
| Transistor bipolar | BD140 | 2 | Analog: KT814G, KT626V | Ke buku catatan | ||
| Dioda penyearah | 1N4004 | 4 | Analognya: KD243G | Ke buku catatan | ||
| Penghambat | 15 kOhm | 1 | Ke buku catatan | |||
| Penghambat | 47 kOhm | 1 | Ke buku catatan | |||
| Resistor pemangkas | 100 kOhm | 1 |