Устройство слежения за солнцем

Поворотное устройство для солнечной батареи своими руками: как сделать трекер

В настоящее время множество людей переходит на солнечные фонарики для сада, к примеру, или на зарядное устройство для телефона. Как всем известно, и понятно, работает такая зарядка от полученной днем солнечной энергии.

Однако светило не стоит на месте целый день, а потому, создав поворотное устройство для солнечной батареи своими руками, можно повысить эффективность зарядка примерно в половину, передвигая батарею по направлению к солнцу на протяжении всего дня.

Преимущества

Трекер для солнечных панелей своими руками обладает несколькими очень весомыми преимуществами, которые стоят того, чтобы потратить время на его изготовление и установку.

1. Первое и наиболее важное преимущество – это то, что поворот солнечного элемента в течение всего дня может повысить КПД батареи примерно в половину. Достигается это за счет того, что максимально эффективная работа солнечных батарей достигается в период, когда лучи от светила падают перпендикулярно на фотоэлемент.
2. Второе преимущество устройства создается под влиянием первого. Из-за того, что батарея повышает свою эффективность и производит вполовину больше энергии, отпадает необходимость установки дополнительных стационарных батарей. К тому же сама поворотная батарея может обладать меньшим фотоэлементом, чем при стационарном способе. Все это экономит большие материальные средства.

Составные элементы трекера

Создание поворотного устройства для солнечных панелей своими руками включает в себя те же комплектующие, что и заводские товары.

Список обязательных деталей для создания такого устройства:

1. Основа или каркас – состоит из несущих деталей, которые подразделяются на две категории – это подвижные и неподвижные. В некоторых случаях каркас имеет подвижную часть лишь с одной осью – горизонтальной. Однако есть модели и с двумя осями. В таких случаях нужны актуаторы, которые управляют вертикальной осью.
2. Описанный ранее актуатор также должен входить в конструкцию и обладать устройствами не только поворота, но и устройствами контроля за этими действиями.
3. Необходимы детали, которые будут защищать устройство от капризов погоды – гроза, сильный ветер, дождь.
4. Возможность удаленного управления и доступа к поворотному устройству.
5. Элемент, преобразующий энергию.

Но стоит отметить, что сбор такого устройства иногда дороже, чем покупка уже готового, а потому в некоторых случаях упрощается до несущих деталей, актуатора, управление актуатором.

Электронные системы поворота

Принцип работы

Принцип работы поворотного устройства очень прост и держится на двух деталях, одна из которых механическая, а другая электронная. Механическая часть поворотного устройства соответственно отвечает за поворот и наклон батареи. А электронная часть регулирует моменты времени и углы наклона, по которым действует механическая часть.

Электрооборудование, используемое вместе с солнечными батареями, заряжается от самих же батарей, что в некотором роде также экономит средства на подпитку электроники.

Положительные стороны

Если говорить о достоинствах электронного оборудования для поворотного устройства, то стоит отметить удобство. Удобство заключается в том, что электронная часть устройства будет в автоматическом режиме управлять процессом поворота батареи.

Данное преимущество не единственное, а является лишь еще одним в списке тех, что были перечислены ранее. То есть помимо экономии средств и повышения КПД, электроника освобождает человека от надобности вручную осуществлять поворот.

Как сделать своими руками

Создать трекер для солнечных батарей своими руками несложно, так как схема его создания проста. Для того чтобы создать работоспособную схему трекера своими руками необходимо иметь в наличии два фоторезистора. Кроме этих составляющих, нужно также приобрести моторное устройство, которое будет поворачивать батареи.

Подключение этого устройства осуществляется при помощи Н – моста. Этот метод подключения позволит преобразовывать ток силой до 500 мА с напряжением от 6 до 15 В. Схема сборки позволить не только понять, как работает трекер для солнечных батарей, но и создать его самому.

Чтобы настроить работу схемы, необходимо провести следующие действия:

1. Удостовериться в наличия питания на схему.
2. Провести подключение двигателя с постоянным током.
3. Установить фотоэлементы нужно рядом, чтобы добиться одинакового количества солнечных лучей на них.
4. Необходимо выкрутить два подстроечных резистора. Сделать это нужно против часовой стрелки.
5. Запускается подача тока на схему. Должен включиться двигатель.
6. Вкручиваем один из подстроечников до тех пор, пока он не упрется. Помечаем это положение.
7. Продолжить вкручивание элемента до тех пор, пока двигатель не начнет крутиться в противоположную сторону. Помечаем и это положение.
8. Делим полученное пространство на равные отделы и посередине устанавливаем подстроечник.
9. Вкручиваем другой подстроечник до тех пор, пока двигатель не начнет немного дергаться.
10. Возвращаем подстроечник немного назад и оставляем в таком положении.
11. Для проверки правильности работы можно закрывать участки солнечной батареи и смотреть за реакцией схемы.

Часовой механизм поворота

Устройство часового механизма поворота в основе своей довольное простое. Для того чтобы создать такой принцип работы, нужно взять любые механические часы и соединить их с двигателем солнечной батареи.

Для того чтобы заставить работать двигатель, необходимо установить один подвижный контакт на длинную стрелку механических часов. Второй неподвижный закрепляется на двенадцати часах. Таким образом, каждый час, когда длинная стрелка будет проходить через двенадцать часов, контакты будут замыкаться, и двигатель будет поворачивать панель.

Временной промежуток в один час, выбран исходя из того, что за это время солнечное светило проходит по небу около 15 градусов. Установить еще один неподвижный контакт можно на шесть часов. Таким образом, поворот будет проходить каждые полчаса.

Водяные часы

Данный способ управления поворотным устройством был изобретен одной предприимчивой канадской студенткой лет и отвечает за поворот лишь одной оси, горизонтальной.

Принцип работы также прост и заключается в следующем:

1. Солнечная батарея устанавливается в изначальное положение, когда солнечные лучи попадают на фотоэлемент перпендикулярно.
2. После этого к одной из сторон цепляют емкость с водой, а к другой стороне цепляют какой-нибудь предмет такого же веса, что и емкость с водой. Дно емкости должно обладать небольшим отверстием.
3. Через него вода будет понемногу вытекать из емкости, из-за чего будет уменьшаться вес, а панель будет потихоньку наклоняться в сторону противовеса. Определить размеры отверстия для емкости придется экспериментально.

Данный способ является наиболее простым. К тому же он экономит материальные средства, которые ушли бы на покупку двигателя, как в случае с часовым механизмом. К тому же, провести монтаж поворотного механизма в виде водяных часов можно самостоятельно, даже не обладая какими-либо специальными знаниями.

Видео

Как сделать трекер для солнечной батареи своими руками, вы узнаете из нашего видео.

(2

Источник: https://solar-energ.ru/kak-sdelat-povorotnoe-ustrojstvo-dlya-solnechnoj-paneli-luchshie-idei.html

Устройство слежения за солнцем. Solar Tracking System

Устройство слежения за Солнцем по двум осям (Solar Tracking System)

MBS Electronics >> Схемы и Статьи >> Разное

Очень часто панели солнечных батарей устанавливают жестко и стационарно. Это просто, но не очень эффективно, так как в течение дня солнце перемещается по небу и количество световой энергии, получаемое солнечными панелями меняется. Максимальная отдача солнечной батареи возможна только когда свет падает на панель перпендикулярно ее плоскости.

Для того, чтобы солнечные лучи падали на солнечную батарею всегда перпендикулярно. используются системы слежения за солнцем разной конструкции и разного уровня сложности. Такая система хоть и усложняет монтаж солнечных батарей, но позволяет взять от них по максимуму.

Солнечные панели все еще не дешевы, и мы, вкладывая в них свои средства, наверняка хотим реализовать весь их потенциал.

Часто простейшие системы слежения могут поворачивать панель только по одной оси. Такие устройства имеют в своем составе пару фотодатчиков и пару компараторов, которые управляют одним электродвигателем, включенным в диагональ простейшего H-моста.

Такие устройства конечно тоже повышают эффективность работы солнечных панелей, но делают это не совсем эффективно, так как работают только в пределах одной оси.

В этой статье описывается очень простая система слежения за солнцем, которая, тем не менее, умеет перемещать панель по двум осям, что повышает эффективность работы солнечной батареи.

Во время работы система непрерывно пытается расположить панель так, чтобы ее плоскость всегда была перпендикулярна падающим солнечным лучам и получить максимальную отдачу электроэнергии от батареи. Устройство слежения следует за солнцем с рассвета до последних лучей заката и автоматически возобновляет свою работу на следующее утро.

Схема устройства содержит микросхему LM339, которая представляет собой четыре аналоговых компаратора в общем корпусе. Двумя моторами управляет специализированная микросхема L293D – сдвоенный H-мост.

Кроме микросхем принципиальная схема содержит несколько дискретных элементов. В качестве датчиков интенсивности освещения используются фоторезисторы LDR1 – LDR4.

Эти фоторезисторы определяют положение солнечной панели относительно лучей солнца.

Блок фоторезисторов совместно с компаратором LM339 формирует сигналы управления для драйвера моторов L293D. Фоторезисторы LDR1 и LDR2 закреплены в углах солнечной панели на оси Х, в LDR3 и LDR4 – на оси Y.

  Подстроечные резисторы служат для настройки системы так, чтобы двигатели останавливались когда солнечные лучи падают на панель перпендикулярно ее плоскости, при этом на выходах компараторов должны быть низкие уровни напряжения.

Рассмотрим алгоритм работы системы на примере ее части, отвечающей за перемещения по оси Х. Если фоторезистор LDR2 получает больше света чем LDR1, то сопротивление LDR2 становится меньше сопротивления LDR1.На входах компараторов А1 и  А2 (4, 7) появляется более высокий уровень напряжения. При этом на выходе компаратора А2 (1) появляется высокий уровень напряжения. Мотор М1 начинает вращаться в одном из направлений (скажем, против часовой стрелки), поворачивая солнечную панель. Если LDR1 получает света больше чем LDR2, то его сопротивление становится меньше, чем сопротивление LDR2, тем самым уменьшая напряжение га входах компараторов (4, 7). На выходе (2) компаратора А2 появляется высокий уровень и мотор начинает вращаться в противоположном направлении (скажем, по часовой стрелке).  Точно таким же образом работает слежение по оси Y.

На рисунке ниже показана возможная конструкция системы слежения за солнцем. Схему можно собрать на унифицированной макетной плате или развести для нее обычную печатную плату.

Заказать микросхемы  lm339

Заказать микросхемы L293D

Заказать фоторезисторы

Источник: https://musbench.com/e_differ/solar_track.html

Контроллер поворота солнечной панели

Источник: http://radioskot.ru/publ/raznoe/kontroller_povorota_solnechnoj_paneli/18-1-0-1019

Система слежения за солнцем фотоэнергоустановки

Изобретение относится к устройствам солнечной энергетики и может найти применение при конструировании и изготовлении установок с фотоэлектрическими модулями, требующими как одноосного, так и двухосного слежения за солнцем.

В частности, к таким установкам относятся станции, использующие многокаскадные наногетероструктурные фотопреобразователи на основе соединений А3В5 с концентраторами солнечной энергии. Система слежения за Солнцем фотоэнергоустановки, содержащая подсистему азимутального вращения (1) и подсистему зенитального вращения (2).

Первый привод через первый редуктор вращает пространственную раму (10), на которой располагаются солнечные модули, в азимутальном направлении с передаточным отношением Iаз и одновременно вращает третий редуктор с передаточным отношением Iаз. На ведомой шестерне третьего редуктора закреплены два кулачка, взаимодействующие с концевыми выключателями первого привода.

Второй привод через первый редуктор вращает пространственную раму (10) в зенитальном направлении с передаточным отношением Iзен и одновременно вращает четвертый редуктор с передаточным отношением Iзен. На ведомой шестерне четвертого редуктора закреплены два кулачка, взаимодействующие с концевыми выключателями второго привода.

Передаточные отношения Iаз, Iзен, Iаз и Iзен удовлетворяют определенным соотношениям. Система слежения за Солнцем не требует сезонной перенастройки ограничителей предельных углов поворота фотоэнергоустановки, независимо от географического места расположения ее на земном шаре. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам солнечной энергетики и может найти применение при конструировании и изготовлении установок с фотоэлектрическими модулями, требующими как одноосного, так и двухосного слежения за солнцем. В частности, к таким установкам относятся станции, использующие многокаскадные наногетероструктурные фотопреобразователи на основе соединений A3B5 с концентраторами солнечной энергии.

Несмотря на различные схемы установок с приводами слежения (трекеров), общим для них является наличие системы контроля пространственного положения панели солнечных модулей в режиме реального времени.

Известна конструкция фотоэлектрической установки с двухосным слежением за Солнцем (см. патент US 4332238, МПК F24J 3/02, опубликован 01.06.1982), состоящая из концентраторного фототоэлектрического модуля и системы приводов слежения.

В качестве концентратора солнечного излучения используется параболическое зеркало, смонтированное на вертикальной раме, которая приводится во вращение вокруг горизонтальной оси при помощи электродвигателя с редуктором.

Рама закреплена на основании в виде диска, по периметру которого расположен шестеренчатый венец, входящий в зацепление с малой шестерней электропривода. Снизу диск насажен на вертикальную ось, вокруг которой может поворачиваться вся конструкция.

Для ограничения азимутального и зенитального углов поворота используют концевые выключатели, расположенные непосредственно на самом диске.

Такое техническое решение имеет существенный недостаток при размещении установки на широтах, вблизи экватора Земли.

Действительно, каждые полгода установка следит за Солнцем, вращаясь в азимутальном направлении в пределах двух взаимно противоположных секторов: половину года в пределах сектора, средняя линия которого ориентирована на юг, и другую половину года в пределах сектора, средняя линия которого ориентирована на север. Границы секторов перекрываются из-за годичного изменения траектории движения Солнца по небосводу. В связи с тем, что установка не может поворачиваться на угол более 360° за один проход, что связано с опасностью повреждения и обрыва кабеля, по которому отводится генерируемая электрическая энергия, то требуется дважды в год менять положение концевых выключателей азимутального сектора.

Известна система слежения за Солнцем фотоэнергоустановки (см. патент US 6005236, МПК G01J 1/20, опубликован 21.12.

1999), которая включает в себя раму с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, U-образную подставку, расположенную на вертикальной оси, однотипные приводные узлы по каждой из осей и систему управления оптимальным направлением панели на Солнце.

Система управления состоит из канала грубого наведения и двух каналов точного наведения, каждый из которых следит за соответствующим углом поворота зенитальной и азимутальной осей.

Грубое наведение осуществляется по известным координатам солнца, а окончательная подстройка осуществляется двумя независимыми электроприводами по максимуму сигнала с оптических датчиков, закрепленных каждый на своей оси вращения. Ограничение предельных углов поворота осей осуществляется по одной и той же схеме и достигается с помощью концевого выключателя и стойки, расположенной на шестерне, приводящей во вращение соответствующую ось.

Недостатком известной системы слежения является необходимость перенастройки системы ограничения предельного азимутального угла каждые полгода, при размещении станции на широтах вблизи экватора Земли.

Известна система слежения за Солнцем фотоэнергоустановки (см. патент US 7202457, МПК F24J 2/38, опубликован 10.04.2007).

Привод этого устройства является двухосным и состоит из нижней платформы с червячной передачей, осуществляющей вращение вокруг вертикальной оси (азимутальный угол), и верхней платформы, несущей солнечные элементы.

Эта платформа выполнена в виде прямоугольной рамы и одной своей стороной шарнирно закреплена на нижнем основании. Вращение вокруг этой оси (зенитальный угол) осуществляется с помощью зубчатого сектора, жестко связанного с этой рамой, и ответной шестерни, закрепленной на валу электродвигателя.

Недостатком известной системы слежения является расположение концевых выключателей азимутального угла непосредственно на самом секторе привода нижней платформы, причем внутри ее основания. Это приводит к большим трудозатратам при необходимости изменения предельных углов поворота азимутальной оси.

Известна система слежения за Солнцем фотоэнергоустановки (см. заявку RU 2007139419, МПК F24J 2/52, опубликованную 27.04.2007). Поворотное устройство содержит вертикальную опору на фундаменте, на которой расположена система поворота по азимуту.

Слежение по этому углу осуществляется с помощью вращающегося винта и качающейся гайки (аналог линейного актуатора). Привод устройства содержит мотор с редуктором и предохранительную фрикционную муфту. При таком способе решения задачи ограничения предельного угла поворота платформы концевые выключатели не требуются.

Однако, в случае достижения предельных значений углов, мотор-редуктор продолжает работать и потреблять энергию, что в длительном режиме приводит к его перегреву и последующему выходу из строя.

Таким образом, для реального функционирования такой конструкции требуется дополнительная система контроля работы мотор-редуктора, которая отключала бы последний при срабатывании фрикционной муфты, что усложняет схему всего устройства.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к настоящему решению является система слежения за Солнцем фотоэнергоустановки (см. патент RU 2354896, МПК F24J 2/42, опубликован 10.05.2007).

Система-прототип содержит систему контроля положения Солнца и конструкцию зенитального и азимутального приводов платформы. Подсистема азимутального вращения выполнена в виде неподвижного основания с трубой, на которую с помощью конического подшипника навешена вторая труба большего диаметра.

Нижний конец этой трубы заканчивается двуплечим рычагом, на одном конце которого закреплен первый редуктор на валу первого привода. Ведомой шестерней первого редуктора является горизонтальный диск с рифленой поверхностью, закрепленный на неподвижном основании.

На верхнем конце трубы закреплена горизонтальная труба, на которой с возможностью вращения установлена подсистема зенитального вращения, выполненная в виде пространственной рамы с прикрепленными снизу к раме двумя вертикальными секторами с цепями по торцам, выполняющими функцию ведомой шестерни второго редуктора, закрепленного на валу второго привода. Для ограничения предельных углов в этой конструкции используют концевые выключатели, расположенные непосредственно как на горизонтальном диске, так и на вертикальном секторе.

Недостатком конструкции системы-прототипа является необходимость изменения положения азимутальных выключателей, по крайней мере, два раза в году, применительно к случаю размещения установки вблизи экватора Земли.

Задачей настоящего изобретения являлась разработка такой системы слежения за Солнцем фотоэнергоустановки, которая, во-первых, была бы единым компактным блоком для азимутальной и зенитальной осей вращения и, во-вторых, не требовала бы перенастройки ограничителей предельных углов, независимо от географического места расположения установки на земном шаре.

Поставленная цель достигается тем, что система слежения за Солнцем фотоэнергоустановки включает подсистему азимутального вращения и подсистему зенитального вращения.

Подсистема азимутального вращения выполнена в виде неподвижной стойки, по центру которой закреплен горизонтальный диск с рифленой поверхностью, являющийся ведомой шестерней первого редуктора, вращаемого валом первого привода с передаточным отношением Iаз.

На торец стойки надета с возможностью вращения труба, на верхнем конце трубы закреплена горизонтальная ось, на которой с возможностью вращения установлена подсистема зенитального вращения.

Подсистема зенитального вращения выполнена в виде пространственной рамы и прикрепленных снизу к раме двух вертикальных секторов с рифлеными круговыми торцевыми поверхностями, выполняющими функцию ведомой шестерни второго редуктора, вращаемого валом второго привода с передаточным отношением Iзен.

На нижнем конце трубы закреплен двуплечий рычаг, на котором установлены первый и второй приводы. Вал первого привода соединен с третьим редуктором с передаточным отношением iаз, а вал второго привода соединен с четвертым редуктором с передаточным отношением iзен. На ведомых шестернях третьего и четвертого редукторов закреплены по два кулачка, разнесенных по окружностям и взаимодействующих с неподвижными концевыми выключателями, изменяющими на противоположное (останавливающими) вращение соответственно первого и второго приводов. Передаточные отношения Iаз, Iзен, iаз и iзен удовлетворяют соотношениям:

1,3 Iаз≤iаз

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/248/2488046.html

Система следящая за солнцем для параболического концентрирующего солнечного водяного коллектора. | ДелайСам.Ру

Гелиотрекер дословно можно перевести как «отслеживатель пути солнца». На самом деле его задача не отслеживать путь солнца, быть постоянно направленным на солнце. Это весьма важно для концентрирующего коллектора, что бы обеспечить максимальную эффективность его работы.

Несмотря на несколько пугающее название, гелиотрекер не представляет из себя ничего особо сложного. Он состоит из фотоприемника, контроллера, обрабатывающего сигнал с фотоприемника и исполнительного механизма в виде 2-х двигателей с трансмиссией, поворачивающих собственно гелиоколлектор и укрепленный на нем фотоприемник.

Рассмотрим каждую из составляющих частей гелиотрекера.

Фотоприемник представляет собой небольшую плату с укрепленными на ней 4-мя фотодатчиками (фоторезисторами или фотодиодами). Все фотодатчики приспособлены воспринимать солнечный свет без выхода из строя (защищены светофильтрами).

Кроме того, они все разделены между собой крестообразной перегородкой. При ориентации на солнце освещены все четыре фотодатчика. Солнце в процессе своего движения по небосводу изменит освещенность фотоприемника и 2 или 3 фотодатчика окажутся в тени.

Что немедленно отследит схема управления.

Схема управления или контроллер может быть реализован в любом варианте. От дискретных элементов до программируемых микроконтроллеров. Главное что бы он обрабатывал алгоритм работы солнечного коллектора на основе данных фотоприемника.

Всего положений фотоприемника может быть 9, соответственно и команд тоже 9. На рисунке каждый фотодатчик обозначен буквой (вид со стороны солнца). Все возможные варианты освещения датчиков можно свести в такую таблицу. «1» означает что датчик освещен, «0» — что датчик в тени перегородки, команда для двигателя расположенного сзади коллектора.

В качестве исполнительного устройства лучше всего подойдут либо шаговые двигатели, не требующие никакой электроэнергии для удержания занятого положения, либо актуаторы.

Актуатор это своеобразный электрический домкрат, в котором вращательное движение двигателя превращается в поступательное движение штока с одновременным увеличением усилия в сотни раз.

Такие двигатели – актуаторы применяют для позиционирование параболических тарелок спутникового телевидения.

Вообще говоря, гелиотрекер можно очень сильно упростить, если принять во внимание такое допущение. Солнце совершает за сутки оборот по небосводу на 360 градусов. А вот угол наклона меняет очень и очень медленно.

Если исключить из гелиотрекера вертикальную «составляющую», переведя ее на «ручное управление», то можно оставить только 2 фотодатчика.

В самом деле, не составит большого труда раз в 2 недели подойти к солнечному коллектору и изменить его угол наклона соответственно нынешнему положению солнца и даже с небольшим упреждением.

А вот горизонтальное перемещение в плоскости движения солнца по небосводу придется отслеживать, но таблица получается очень простой. Соответственно простым получится и контроллер. Это будет всего пара простейших фотореле с незамысловатой коммутацией исполнительного механизма, в качестве которого может служить всего один актуатор.

Если оба датчика не освещены, то концентрирующий солнечный коллектор разворачивается на восток в ожидании восхода солнца. Если же затемнение датчиков произошло в результате непогоды, то при появлении солнца он тут же развернется на него, если солнце появилось не слишком поздно по времени.

Сектор поворота солнечного коллектора вряд ли стоит делать больше 150-180 градусов. Солнце на краях этого сектора стоит над горизонтом достаточно низко и его лучи несут уже не много тепловой энергии.

Сделав концентрический параболический солнечный коллектор оснащенный гелиотрекером можно реально получить ощутимый выигрыш в использовании солнечной энергии для обеспечения загородного дома горячей водой.

Константин Тимошенко

Источник: https://www.delaysam.ru/dachastroy/dachastroy57.html

Поворотное устройство слежения за солнцем? | Генераторы для каждого

Общая дисперсия света солнца, которая использовалась ранее, не давала отменного результата. Точнее сказать, тот результат, который человечество получало, нельзя было при всех его показателях назвать идеальным. Солнечные батареи устанавливались стационарно и пребывали в одном зафиксированном положении. Система слежения за солнцем сняла эту проблему.

Максимальная энергия, которую можно получить, будет генерирована в случае перпендикулярного направления солнечных лучей на плоскость батарей. В обратном случае эффективность солнечных батарей крайне мала – приблизительно 10-15%. Если использовать систему автоматического наведения батарей на солнце, можно повысить результат на 40%.

Как это работает

Устройство слежения состоит из двух важных частей: механизма, который осуществляет поворот и наклон батарей в нужную сторону и электронной схемы, которая приводит в действие механизм.

Расположение батарей определяется географической широтой местности, где они должны быть установлены. К примеру, нужно установить батареи в местности, которая соответствует 330 северной широты. Это значит, что ось устройства должна быть повернута на 330 по отношению к горизонту земли.

Само вращение возможно благодаря двигателем, работа которого регулируется автоматикой. Автоматика «следит» за местом расположения Солнца на небоскребе и по мере его продвижения в западном направлении дает сигнал двигателю делать поворот всех батарей.

Интересным и любопытным выдается тот факт, что питание для двигателя идет от самих солнечных батарей. Слежение за солнцем делает само солнце, а это тоже экономия средств.

Особенности конструкции

Для детального восприятия приведем пример, как использовались солнечные лучи батареями ранее. Например, солнечная батарея выполнена из двух панелей, каждая из которых содержит три элемента. Элементы соединены параллельно. Панели монтируются таким образом, чтобы между ними был прямой угол. В таком случае минимум одна панель в любом случае будет «впитывать» солнечные лучи.

Панели образуют угол в 900, биссектриса которого направлена строго на солнце. Если всю конструкцию повернуть на 450 вправо или влево, одна панель будет работать, вторая – бездействовать. Такая позиция использовалась для того, чтобы улавливать солнечные лучи одной батареей в первую половину дня, а во второй половине за дело принимается вторая батарея.

Однако с применением поворотного устройства автоматического слежения, можно навсегда забыть о проблемах расположения батарей. Теперь все они без исключения будут иметь обращенные под углом 900 поверхности к солнцу.

Схема автоматического поворота должна также для большей эффективности работы учитывать наличие факторов, которые ограничивают энергию солнечных лучей. Нет смысла использовать питание в случае тумана, дождя или облачности, когда солнце спрятано полностью или частично.

Особенности устройства

Автоматические системы слежения промышленного производства более прогрессивны как в техническом плане, так и в эстетическом. Однако это вовсе не значит, что устройства, которые были изготовлены в домашних условиях, являются неполноценными. Они могут иметь некоторые недочеты, но в любом случае имеют высокий показатель.

За что покупают и чем привлекает вся конструкция:

• Устройства не требуют компьютерной настройки и программного обеспечения;
• GPS-приемник считывает данные о местном времени, а также о местоположении;
• Легкий вес, что достигается использованием легких металлов (алюминий и его сплавы);
• Наличие коммуникационного порта дает возможность вовремя диагностировать неполадки в работе;
• Ременной привод, приводящий в действие механизм более надежный, чем шестеренный;
• GPS-приемник всегда обновляет данные о времени, так что сбой исключен – например, работа в ночное время невозможна;
• Любая конструкция требует минимального вмешательства со стороны человека;
• Позволяют работать при любых возможных атмосферных влияниях, в том числе низких и высоких температур;

Возможность изготовления своими руками

Если есть возможности и желание, то всегда можно попробовать изготовить устройство самому. Конечно, это несколько тяжело, ведь потребуется не только глубокое знание и навыков в электромоделировании, но и дополнительные усилия для изготовления самой мачты, при монтаже солнечных батарей и т.п.

Разные мастера предлагают свои схемы, наработки, делятся опытом. Так что, если возникла потребность усовершенствовать конструкцию солнечных батарей и повысить производительность, всегда есть возможность сделать это самостоятельно, не задействовав при этом максимума финансовых средств.

Источник: http://generator-prosto.ru/populyarnyie-stati/povorotnoe-ustroystvo-slezheniya-za-solntsem.html

Контроллер и механизм слежения за солнцем – РосТехЦентр

Контроллер и механизм слежения за солнцем состоит из:
— Контроллер КВАНТ: Реле
— Датчик солнца
— Механизм под ваши размеры

Для чего применяют: — поворот и слежение солнечных панелей за солнцем — поворот и слежение зеркала за солнцем — оптимизация работы солнечных панелей — досвечивание в теплицу с теневой стороны — дополнительное освещение в дом

— в составе солнечного коллектора (нагрев воды)

Солнечный трекер для слежения за солнцем

Если вы используете солнечные батареи то вы должны знать, что максимальный ток они выдают только под прямым углом к солнцу т.е. солнце должно светить под углом 90 градусов на солнечные панели.

Именно в этом и поможет система слежения КВАНТ. Или же можно использовать конструкцию когда солнечные панели установлены жестко на каркасе, а солнце направляет солнечные лучи через зеркало установленное в рамке т.е.

следящим устройством будет зеркало.

Вариант с зеркалом намного практичнее с технологической точки зрения.

Наш контроллер КВАНТ:Реле позволит следить за солнцем по 2-м координатам. Кстати с контроллером поставляется и управляющая программа Solar. Вы сами при необходимости можете изменять её. Она по сложности не превосходит детский конструктор.

На этом же контроллере КВАНТ:Реле можно создать и управляющую программу для полива и отопления т.е. вариаций создания очень много. И входа/выхода свободные так же имеются.

Контроллер подключаем к USB-порту компьютера, запускаем программу и настраиваем так как нам нужно. Ничего сложного нет.

Более подробно о самом контроллере можете почитать тут: КВАНТ:Реле

Программа контроллера слежения за солнцем

А теперь поговорим о слежении за солнцем. С самого рассвета и до заката можно направлять солнечные лучи на солнечные панели под углом 90 градусов. При этом получать максимум освещенности панели и в свою очередь получать максимальный ток с панелей.

Кстати таким же образом можно реализовать и дополнительное освещение в доме! Поставьте зеркало, поверните датчик света и система будет весь день направлять солнечный свет вам в окно. А если поставить несколько зеркал то можно осветить сразу несколько окон солнечным светом.

Или же все зеркала свести в одно место — для создания сверх-освещенности.

Вариантов реализации системы слежения может быть несколько. Построение системы слежения зависит от ваших технологических и конструктивных возможностей.

Для тех кто в огороде установил теплицу, подобное досвечивание солнечными лучами с помощью зеркала, позволит увеличить урожайность. Как вариант производить досветку с помощью зеркала с теневой стороны теплицы.

Открывается возможность подать солнечные лучи как рано утром, так и вечером до заката и не ждать когда солнце выйдет в нужное место на горизонте. Кроме освещенности солнечные лучи принесут и тепло в теплицу или дом.

А если солнечный свет рассматривать как жизненно необходимый компонент то систему КВАНТ можно рассматривать как поставщика жизненных ресурсов и радостного настроения.

По сути это есть полноценная гелио-система слежения за солнцем или солнечный трекер, с передачей солнечных лучей в необходимое место. Такая система сможет отлично работать в составе солнечного водяного коллектора.

С помощью зеркала можно будет довести температуру воды в солнечном коллекторе практически до кипения.

И температуру воды можно будет контролировать с помощью цифрового датчика температуры который подключается к модулю КВАНТ.

К контроллеру слежения в комплекте идет и датчик слежения за солнцем. И при необходимости можем укомплектовать и эл.двигателями 12В. Т.е.

система может работать там где нет электричества, если установить аккумуляторную батарею. Потребление системы мизерное.

Двигатели запускаются в работу в зависимости от настроек, можно сделать так что корректировать позицию они будут раз в 10 минут или же раз в 30 минут. Т.е. система очень экономичная.

Если рассматривать варианты комплектации системы то можно систему описать следующим образом: — управляющий контроллер КВАНТ: Реле с управляющей программой Solar. Стоимость контроллера = 10 500 рублей — датчик слежения за солнцем Sensor Solar + датчики крайних положений 4 шт.

Стоимость датчиков = 2500 рублей. — Блок перемещения со встроенными электрическими двигателями. Стоимость = 15 000 рублей Зеркало крепиться на подложку и затем подложка крепится на блок перемещения.

Подложку можно сделать из алюминиевого профиля и пенополистирола, получается довольно прочная и легкая конструкция.

Контроллер позволяет коммутировать нагрузку до 6А 250В  т.е. вы можете управлять мощными двигателями напрямую или же через тиристорный контактор например такой: Тиристорный пускатель

Источник: http://rostehcentr.ru/products/kontroller-i-mexanizm-slezheniya-za-solncem/

Солнечный трекер: энергия, полученная от солнца

Трекер для солнечных панелей – это устройство слежения за солнцем, которое устанавливается с целью увеличения выработки энергии от небесного светила.

Для этого в процессе монтажа батарей задается определенный угол, предварительно выведенный на основании произведенных расчетов.

После правильного проектирования и проведения монтажных работ выработка солнечной энергии увеличится примерно в 1,6 раза. Цена такого технического устройства составит не менее 50 тысяч рублей.

Следящая система должна охватывать решение следующих технических задач:

• установка прочного основания, чтобы оно выдержало и собственную массу, и оказывало сопротивление силе ветра;
• проектирование механических приспособлений для поворота платформы, которая подвержена высокой парусности;
• постановка задачи по управлению этим процессом.

Схема монтажных работ солнечных трекеров должна быть таким образом спроектирована, чтобы панели батарей размещались, согласно кратному напряжению, с условием: они не могут перекрываться, заслоняя друг друга тенью. В проектной документации также следует учесть, что выбор металла и точки опоры должны быть основательными.

Система слежения за солнцем контролирует положение панелей одновременно в двух плоскостях. Устройство дает возможность настроить только горизонтальное управление, а вертикальное можно настраивать в определенные сезоны, например, весной или осенью.

Согласно логическим соображениям, предлагается выбор одного из вариантов:

1. Обеспечивать процедуру слежения за самой яркой точкой.
2. Произвести поворот и наклон по прибору, на основании времени восхода и заката солнца.
3. Скомбинировать два предыдущих варианта.

Солнечный трекер можно спроектировать и произвести его сборку самостоятельно, а можно приобрести у китайских производителей.

Если имеется определенный практический и теоретический опыт работы контроллеров, то созданное своими руками техническое устройство обойдется почти в десять раз дешевле, нежели приобретенное в специализированном магазине. О подробностях изготовления информацию можно найти на профильном форуме.

О слежениях за точками максимальной мощности

Как уже говорилось выше, трекер для солнечных батарей имеет точку максимальной мощности. Всего имеются 2 типа контроллеров:

• один из них производит слежение с иной позиции заданной системы;
• обычный контроллер.

Согласно схеме работы устройства первого типа, точка максимума мощности будет получена именно в точке наибольшей созданной мощности, что невозможно обеспечить, используя обычный контроллер. С помощью первого варианта выбранного устройства имеется возможность последовательного соединения солнечных панелей.

Это наиболее экономично, потому что снижается потеря энергетического потенциала от батарей до аккумулятора. На основании экономических расчетов установка батарей, превышающих мощность 300 или 400Вт, считается экономически целесообразной.

Не исключено и устройство контроллера, обеспечивающего запас энергии, только при отсутствии необходимости устройства мощной системы, которая будет работать, превышая необходимость потребления энергии. Наращиванием количества батарей можно получить нужную энергоотдачу.

Солнечные трекеры с контроллерами ЕСО Энергия МРРТ Pro рассчитаны на выдержку входного напряжения величиной до 200В, а выход тока получается до сотни ампер. Контроллер и гибридный инвентор между собой связаны, и от последнего можно узнать информацию о потреблении электрической энергии в повышенном количестве.

Контроллер также обладает свойством программирования, так как содержит в своей конструкции 3 реле. Энергию, полученную от солнца, можно израсходовать не только на отопление помещения, а еще и на обогрев отдельных сооружений, например, электрокотла. При отсутствии солнца, у инвентора есть возможность полностью отключиться. В этом случае можно произвести запуск бензогенератора, для этого только нужно всего лишь замкнуть контакты в реле.

Источник: http://EkoEnergia.ru/solnechnaya-energiya/solnechnyiy-treker.html

Персональный сайт – ИЗГОТОВЛЕНИЕ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ

Всё о сборке СБ

Каждый, кто впервые делает самодельные солнечные батареи с готовых элементов, столкнется с вопросом как  мечту сделать былью. Вот здесь  я надеюсь, пригодятся  мои наработки начинающим сонцеловам.

Начну с того что элементы желательно покупать  с уже припаянными выводами на лицевой стороне селенов. Это намного сократит время распайки, ну и конечно убережёт Ваши нервы. Первое что приходит в голову, когда элементы попадают в руки, что я сними буду делать?!, оказывается ничего страшного нет, просто нужно более аккуратно с ними обращаться и у Вас всё получится.

После покупки, элементы необходимо проверить и отобрать битые.

Далее я бы советовал каждый элемент с внутренней стороны проклеить узким  скотчем, это придаст жесткость, значит у Вас будет меньше шансов повредить элемент.

  

Следующее что необходимо сделать, это обязательно проверить каждый элемент на отдачу, т. е. посмотреть, что он может выдать на свету, необходимо отбраковать элементы с малым током отдачи (если таковые есть).

Теперь когда Вы прошли первые этапы в изготовлении СБ, необходимо определится как разместить  и по сколько элементов спаивать. Для зарядки 12-и вольтового АКБ изготовители советуют использовать 36 элементов.

Как Вы их будете размещать,  всё зависит от Ваших возможностей (размеры стекла, профиля, крепления и т.д.) Т.е.

Вы можете разместить,  скажем, четыре ряда по 9-ть элементов, либо 3 ряда по 12 элементов, либо вообще разделить одну панель и сделать по 18- элементов, к примеру, как сделал это я, вариантов довольно много.

Для рамки я использовал алюминиевый профиль, который используется для порогов, без проблем Вы найдёте такой в строй салонах.

При расчете рамки обязательно учитывайте ширину уголка, иначе в противном случае он перекроет часть элементов. Уголок, если есть такая возможность,  думаю что лучше сварить.

У меня такой возможности не было, поэтому я соединял профиля уголками, они также без проблем продаются.

 

Для более точного соединения был изготовлен кондуктор, по нему были запилены углы

 

и просверлены отверстия.

 

Далее всё это соединялось болтами М4.

 

Было вырезано стекло (обычное оконное) и посажено на силиконовый герметик.

Теперь, когда рамки готовые приступайте к распайке элементов, но для начала еще необходимо сделать стапель, на котором Вы будете паять элементы.

Для подложки я использовал строительный ламинат, предварительно разметил размеры элементов и зазоры между ними.

Далее с этого же ламината вырезал электролобзиком узкую полоску и приклеил её с двух торцов моего стапеля, это в дальнейшем намного упрощает процесс пайки.

 

Перед пайкой элементов можно заранее припаять выводы к селенам, в прочем я это делал в процессе основной пайки. Для пайки необходимо использовать безкислотный флюс и олово с низкой температурой плавления.

 

Все элементы соединяем последовательно.

 

Каждый ряд спаянных селенов выкладываем на вымытое стекло, далее ряды с распаянными элементами также соединяем между собой последовательно. При пайке обязательно под элементы подкладывайте бумагу.

Теперь один из самых важных этапов это процесс заливки изготовленной панели. Наверное самым правильным было бы залитую панель поместить в вакуумный мешок и откачать воздух, но увы…, такой возможности у меня нет, поэтому пришлось идти другим путем. Перед заливкой панелей я заготовил по размеру стекла поролон толщиной 40мм, а также вырезал по размеру стекла заготовку из ДСП.

Теперь сам этап заливки.

На весах взвесил нужное количество герметика (герметик поставлялся вместе с элементами), далее шприцом взял отвердитель и смешал всё вместе. На 100 грамм герметика нужно примерно 4-6 грамм отвердителя.

Заливку элементов производил в два этапа, Для заливки лицевой стороны у меня уходило на 18-ть элементов примерно 120-140грамм жидкости. Перемешивать нужно, не спеша, чтобы  как можно меньше получалось пузырьков воздуха.

Когда всё перемешали, отставьте смесь, пускай минут две-пять отстоится, а за это время делаем с панельками *бутерброд*.

Выбираем ровною поверхность и ложем на неё наше стекло с распаянными элементами, далее накрываем все это полиэтиленовой пленкой, сверху ложем поролон, на поролон ложем нашу заготовку с ДСП, затем весь этот *бутерброд* переворачиваем стеклом вверх (лицо панелей смотрит на Вас).

Теперь не спеша  снимаем стекло, а элементы обычной кисточкой промазываем герметикам, при этом стараемся, чтобы на центр каждого элемента попало немного больше жидкости. Далее накрываем промазанные элементы стеклом, при этом немного прижимаем и вибрируем, чтобы с под стекла вышел весь воздух.

Сверху на стекло ложем кусок ламината и ставим груз до полного застывания герметика.

 

Небольшое видео об изготовлении СБ

Обычно на следующий день снимаем пленку ,припаиваем выводы.

Обязательно повторяем процесс заливки панелей герметиком, теперь  с внутренней стороны, только теперь придавливать ничего не надо, просто кисточкой размажте жидкость по панелькам, и на следующий  день панель готова к тестированию на солнце.

Для крепления панелей была изготовлена общая рамка с квадратной трубы 20мм, с направляющими уголками.

Панели жостко крепить не нужно, я в уголках каркаса нарезал резьбы М6 и закрутил в них болты, которые свободно входят в отверствия на уголках панелей. Сами панели положил на дверной уплотнитель, это дало амортизацию панелям.

Теперь самое сложное, это изготовление поворотного, следящего устройства за солнцем, конечно можно обойтись и без него, большинство так и делает, но, поскольку  максимальная отдача не поворотных панелей составляет всего 2-3 часа, а это лишь небольшая часть того что можно получить с поворотных панелей, я решил делать поворотный механизм.

Начну с того что я решил делать поворотный механизм на  основе передней ступицы автомобиля ВАЗ.

Это намного упрощает конструкцию, но в тоже время имеет высокую надёжность. Конструкция имеет минимум токарных работ.Также  была использована готовая цапфа, ( с этого же авто), с обрезаными поворотными кулаками

С двухдюймовой трубы была изготовлена стойка, на которой была закреплена поворотная ступица

Все шарниры собраны на опорных подшипниках с шкворней автомобиля *Волга*, которые насажены на пальцы которые опять же выточил кум Витлий.( пальцев нужно 4 шт, одинакового размера) 

один палец приварен к резьбовой гайке, второй приварен к поворотной платформе редуктора,а два остальных просто вставляются в отверствия и затягиваются гайками.

На ступице прикручена колесными болтами шайба, на которой сварена несущая часть  под панели, и вынос слежения для фотодатчиков.

один из шарнирных узлов

Поворот панелей происходит за счет реверсного винта, который вращается через редуктор, а сам исполнительный механизм управляется фотодиодами, которые дают команду на схему слежения.

Схема слежения за солнцем взята с сайта, http://www.solarhome.ru/biblio/pv/tracking.htm  

  но первые испытание меня не порадовали. Пришлось с ней немного повозится, самое первое это нужно конденсаторы  С2 и С3 уменьшить с 47000пф, как пишет автор, в 1000 раз, я поставил 43 Пф,

После чего чувствительность намного возросла. Наилучшие результаты получились с применением фотодиодов ФД 256.  Провода, идущие к фотодиодам желательно заэкранировать и заземлить.

С такими переделками схема слежения уверенно следит за солнцем, но есть один недостаток, с наступлением сумерек система произвольно начинает срабатывать и начинает вращать винт.

Ну эту проблему я решил просто, в разрыв питания я поставил фотодатчик день- ночь и настроил его так чтобы при достижении сумерек отключалось питание на схему слежения.

Утром, когда освещение достигнет определённого уровня, фотореле  отключится и своими контактами подаст питание на слежение.

Чтобы иметь возможность управлять панелями вручную, я дополнительно поставил еще одну коробочку с тумблёрами, в ней же и все силовые соединения.

Вид внутри

 

Общая схема соединения

 

Вся электроника была помещена в корпуса с под пусковых кнопок

Для удобства монтажа панелей была изготовлена Г – образная штанга, которая одной стороной, при помощи обжимного соединения, затягивается на основной мачте-трубе, а на другом конце Г- образной штанги имеется соединение с разрезом, в которое вставляется стойка с поворотным устройством под панели и также зажимается болтами.

такое конструктивное решение насколько получилось удачным, что я даже не ожидал и сам.Такая конструкция позволяет без особых проблем опускать и подымать собранные панели, а это очень удобно при настройке. Еще один положительный эффект такого решения , это то что при отпускании штанги она самозажимается на рубе, за счет перекоса.

На фото один из настроечных моментов

Полность собраные и отлаженые панели на земле без проблем можно поднять на нужную высоту, как раз перед подьёмом приехал кум Александр, и мы с ним без особого напряга подняли панели *ближе к солнцу*

Контролер пробовал делать самодельный, общий для ветрогенератора и солнечной батареи,

       
 
  но после его непродолжительной работы всеже отказался от этой затеи, Вся суть в том что после заряда акб, солнечную батарею желательно отключать от акб, а ветрогенератор наоборот нужно подключать к нагрузке.

, так вот отключение СБ у меня было через реле, и хотя оно довольно исправно справлялось со своей функцией, всеже я решил что рано или позно но оно выйдет со строя.Поэтому советую всем кто использует СБ не заморачиваться с самодельными контролерами, выбор их очень большой как по цене так и по возможностям.

Я купил самый простенький контролер, и он отлично справляется со своими задачами.

Контролер подключен к АКБ к которому также паралельно подключн самодельный контролер от ветрогенератора. Солнечная батарея в паре с ветрогенератором дают довольно стабильный заряд на АКБ

И теперь пару слов о поворотном механизме слежения.

Скажу сразу от слежения пришлось отказаться, после урагана моя следящая система не выдержала терзаний от буревых потоков ветра, в итоге перервало приводной винт, как потом оказалось хорошо что его и оборвало иначе б наворотило бы дров.В порывах ветра панель входила как бы во флатер, тоесть её колебания попадали как бы в резонанс с порывами ветра.

ВЫВОДЫ,- все оригинальное должно быть простым, , чем проще тем надежнее, чем надежнее тем долговечнее, а чем долговечнее тем больше принесет пользы и избавит Вас от лишней головной боли.

В даный момент панель закреплена жестко повернута на юг, причем с низу я могу при желании провернуть панель за солнцем.

Считаю что для домашнего хозяйства не стоит заморачиваться с поворотным механизмом, в противном случае необходимо изобретать и систему защиты панелей от ураганов.

Всем удачи!

Источник: http://veter-yak.narod.ru/index/0-9

• Главная
• Основы

Устройство слежения за солнцемСсылка на основную публикацию Adblock
detector