|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Dozymetr promieniowania słonecznego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii Tworząc dowolne konstrukcje wykorzystujące energię słoneczną, konieczna jest znajomość całkowitej ilości światła słonecznego dostępnego do konwersji fotowoltaicznej. Chociaż energia promieniowania słonecznego w pewnych momentach może być duża, rzadko możliwe jest ustalenie na podstawie tych chwilowych wartości charakteru promieniowania słonecznego w ciągu dnia. W tym celu konieczne jest uśrednienie wartości energii słonecznej w długim okresie czasu.
Ilość potencjalnie użytecznego promieniowania słonecznego padającego na oświetloną powierzchnię określa pojęcie zwane nasłonecznieniem. Nasłonecznienie słoneczne różni się znacznie w zależności od punktu na powierzchni ziemi. Pustynie Nowego Meksyku otrzymują znacznie więcej światła słonecznego niż Chicago czy San Francisco. Przy określaniu wartości nasłonecznienia dowolnego obszaru należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Czas ekspozycji na słońce (w godzinach) Aby uwzględnić wszystkie czynniki, które wpływają na zmianę wykorzystania energii słonecznej, konieczne jest wprowadzenie zupełnie innej jednostki miary niż te, które stosowaliśmy do tej pory. Najbardziej efektywny jest czas ekspozycji słonecznej, czyli czas użytecznego wykorzystania energii słonecznej (w godzinach). Wyrażenie „korzystny użytek” będzie często wspominane w przyszłości. Pomiar czasu ekspozycji na słońce jest dość prosty. Zasadniczo wszystko, co należy zrobić, to policzyć liczbę godzin dziennie, podczas których świeci słońce, czyli liczbę godzin użytecznych do użytku. Na nasz pomiar wpłynie kilka czynników. Wpływ pory roku Niewątpliwie najważniejszym czynnikiem jest kąt padania światła słonecznego na powierzchnię Ziemi. Kiedy Ziemia obraca się wokół Słońca, jej oś nie jest prostopadła do kierunku Słońca, ale jest do niego nachylona pod kątem około 23. W rzeczywistości osie obrotu 5 z 9 planet Układu Słonecznego są nieco skłonny. Dlatego promienie słoneczne padają na Ziemię nie dokładnie prostopadle do równika. Zamiast tego punkt prostopadłego spadku przesuwa się w ciągu roku na północ, a następnie na południe od równika. Efekt ten znajduje odzwierciedlenie w zmianie pór roku.
Kiedy biegun północny jest odchylony od Słońca, jak pokazano na ryc. 1, Słońce oświetla obszary obracającego się globu daleko na południe od równika; dla tych, którzy mieszkają na półkuli północnej, Słońce przechodzi przez niebo nisko nad horyzontem.
W efekcie dni stają się krótsze. Im krótsze dni, tym mniej energii pochodzi ze Słońca i nadchodzi zima. Gdy Ziemia obraca się wokół Słońca, biegun północny stopniowo obraca się w kierunku Słońca. Wiosną wzajemne ustawienie Ziemi i Słońca jest takie, że energia słoneczna pada bezpośrednio na równik. Tymczasem Ziemia kontynuuje swój ruch wokół Słońca. Po przejściu połowy orbity biegun północny zwraca się w stronę Słońca (ryc. 2). Pozwala to promieniowaniu słonecznemu skoncentrować swoją energię na północ od równika. Dni stają się coraz dłuższe, a Ziemia jest w stanie wchłonąć i zmagazynować więcej napływającej energii słonecznej. Dla nas wzrost nasłonecznienia przypomina początek lata. Różnica między długością dni letnich i zimowych dla większości kontynentalnych Stanów Zjednoczonych wynosi 6 godzin (ryc. 3).
Ziemia kontynuuje swoją podróż, przechodzi pełny cykl i wraca do punktu wyjścia. Następnie cykle sezonowe i słoneczne zaczynają się od nowa. Oczywiście dla mieszkańców półkuli południowej pory roku będą dokładnie odwrotne do naszych. Kiedy zimą jest nam zimno, wygrzewają się na słońcu podczas długich letnich dni. Lokalne warunki pogodowe Zmianę wysokości wschodu słońca nad horyzontem w ciągu roku można dokładnie przewidzieć i łatwo wytłumaczyć. Z drugiej strony lokalne wzorce pogodowe również mają znaczący wpływ na nasłonecznienie, ale są trudniejsze do przewidzenia. Chmury mają największy wpływ na pogodę. Nawet jeśli nie zasłaniają całkowicie słońca, mogą znacznie osłabić przenikanie światła słonecznego. W zależności od rodzaju zachmurzenia intensywność promieniowania słonecznego może spaść o 20-50%. Szczególnym problemem jest różnorodność kształtów i rozmiarów chmur. Lekkie, pierzaste chmury tylko nieznacznie ograniczają ilość światła słonecznego docierającego do powierzchni ziemi. Dlatego można je w pewnym stopniu zaniedbać. Z drugiej strony gęste, cumulusowe chmury przepuszczają bardzo mało światła. Jeśli nastąpi przerwa w zachmurzeniu, słońce pojawi się i zniknie ponownie. Dlatego konieczne jest oszacowanie ilości światła słonecznego przenikającego przez zachmurzenie. Czy to wystarczy do konwersji fotoelektrycznej? A może światło jest za słabe? Aby dokładnie to wszystko uwzględnić, konieczne jest określenie dolnej granicy poziomu światła, która jest jeszcze odpowiednia dla konwersji fotoelektrycznej. Obliczenia są przeprowadzane, jeśli natężenie światła przekracza ten poziom. W przeciwnym razie obliczenia zostaną zakończone. Mgła, deszcz lub zamglenie również dokonują swoich korekt. W rzeczywistości pogoda jest jedyną w swoim rodzaju zmienną środowiskową. Na obszarach oddalonych od siebie zaledwie o 50 km mogą panować zupełnie inne warunki nasłonecznienia. Charakter obszaru oświetlonego słońcem Podsumowując, należy wziąć pod uwagę ukształtowanie terenu. Załóżmy, że duże wzgórze zasłania słońce do godziny 10 rano. Tym samym, nawet jeśli słońce wzejdzie o 7 rano, nie będziemy mogli wykorzystać jego energii, dopóki nie pojawi się ponad szczytem wzgórza. Zasadniczo utracono 3 godziny potencjalnie użyteczne. Innym problemem jest dla nas zachodzące słońce, ponieważ prawdopodobnie o godzinie 4:XNUMX wierzchołki drzew zablokują jego promienie. Choć może to nie przeszkadzać w wieczornym wypoczynku na chłodnej werandzie, to z pewnością zmniejszy ilość zużywanej energii słonecznej. I chociaż zachód słońca może być niesamowity, promienie zachodzącego słońca nie są nawet w przybliżeniu tak energetyczne, jak byśmy tego chcieli. Splot kilku czynników zawęża granice największej produktywności promieniowania słonecznego w przedziale od około 10:4 do XNUMX:XNUMX. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę zmianę kąta padania promieni słonecznych, gdy słońce porusza się po niebie w ciągu dnia, jeśli nie masz urządzenia do śledzenia ruchu słońca. Promienie słoneczne padające na oświetlaną powierzchnię pod bardzo małym kątem stają się nieprzydatne do użytku. Wszystkie powyższe czynniki determinują całkowity czas użytkowania energii słonecznej. Miernik nasłonecznienia Obecnie dość łatwo jest zaprojektować miernik nasłonecznienia spełniający powyższe wymagania. Jeśli chcemy ustalić rzeczywistą długość przedziału czasu, w którym oświetlenie słoneczne jest przydatne w stosunku do naszych konwerterów fotowoltaicznych, naturalnym jest wybór krzemowego ogniwa słonecznego jako czujnika promieniowania. Ten projekt będzie wymagał zasilacza o niskim poborze mocy, który generuje 1,5 V przy 3 mA. Można go wykonać z kilku drobnych elementów połączonych szeregowo w sposób przypominający układanie dachówki (rozdział 1). Następnie baterię słoneczną należy podłączyć do mechanicznego zegarka kwarcowego, który zużywa bardzo mało energii. Kiedy światło słoneczne uderza w konwerter fotowoltaiczny, uwolniona energia elektryczna wprawi zegar w ruch. Rejestrując ilość czasu w ciągu dnia, w którym działał zegar, uzyskasz dzienne nasłonecznienie (w godzinach). Aby wykryć różnicę w natężeniu promieniowania słonecznego, do baterii słonecznej podłącza się rezystor, który pełni rolę ładowania ogniw słonecznych, nieznacznie obniżając ich napięcie. Dopóki natężenie światła nie przekracza pewnego poziomu, odpowiadającego poziomowi użytecznej pracy baterii słonecznej, wytwarzane przez nią napięcie nie wystarcza do zasilania zegara i czas ten nie jest rejestrowany. Projekt miernika Korpus miernika nasłonecznienia wykonany jest w całości z tworzywa akrylowego, jakim jest plexi. Wziąłem arkusz pleksi, który jest czasami używany do tworzenia podwójnych ram okiennych i jest zwykle dostępny w handlu. Z arkusza należy wyciąć dwa kawałki o wymiarach 10x12 cm, jeden kawałek o wymiarach 10x10 cm2 i jeden kawałek o wymiarach 14x14 cm2. Następnie przetnij kawałek 14x14 cm2 po przekątnej na dwa trójkąty. Następnie na środku płytki 10x10 cm2 wywierć otwór o średnicy 9 mm. Podczas wiercenia otworu w materiale termoplastycznym, takim jak akryl, należy unikać ciepła, w przeciwnym razie tworzywo sztuczne stopi się. Te same środki ostrożności należy zachować podczas cięcia plastiku. Najlepsze wyniki można osiągnąć przy niskich prędkościach wiercenia i skrawania, ale przy wystarczającym nacisku. Teraz możesz rozpocząć montaż. Najpierw należy przymocować zegar kwarcowy za pomocą nakrętek w otworze o średnicy 9 mm na płytce o wymiarach 10x10 cm2. W razie potrzeby timer można wyposażyć w tarczę z zegara ściennego (wciska się go za pomocą nakrętek łączących). W przypadku mojego modelu po prostu wywierciłem 12 otworów w okręgu w płycie, aby wskazać położenie strzałek. Teraz części są sklejone ze sobą, jak pokazano na ryc. 4. Chociaż preferowany jest klej akrylowy, można użyć innych rodzajów kleju. Zalecam najpierw przykleić prostokątne płytki tylko do jednej trójkątnej płytki, a dopiero potem przymocować drugą trójkątną płytkę. Pozwoli to dokładniej połączyć części i uniknąć rozmazywania kleju. Panel słoneczny jest następnie przymocowany do arkusza plastiku za zegarem. Lekka bateria słoneczna jest łatwo przymocowana do plastiku dla przewodników przewodzących prąd przymocowanych do styków elementu za pomocą kropelek kleju. Należy unikać dostania się kleju na powierzchnię ogniw słonecznych.
Należy zaznaczyć, że przewody nie są izolowane i nie są w żaden sposób oznakowane. Podłącz przewód wychodzący z przedniej (światłoczułej) powierzchni elementu do styku ujemnego (-) zasilacza zegara. Drugi przewód wychodzący z tyłu jest podłączony do dodatniego (+) wejścia zasilania. Na koniec rezystor 220 omów jest przylutowany do zacisków panelu słonecznego jako obciążenie. Projekt jest teraz gotowy do pomiarów. Pomiar nasłonecznienia Urządzenie można wykorzystać na dwa sposoby. Możesz przynajmniej zacząć od ustawienia zegara na łatwy do zapamiętania czas (zwykle ustawiam go na godzinę 12) i skierować czujnik na południe. Kąt azymutu panelu słonecznego wynosi 45°, co jest w przybliżeniu prawidłową instalacją dla większości obszarów USA. Pomiary rozpoczynają się wcześnie rano, o świcie. Teraz aż do zachodu słońca urządzenie będzie rejestrować liczbę godzin, w ciągu których słońce dostarcza wystarczającą ilość energii do wykorzystania. Uwzględnia to automatycznie wpływ przelotnych chmur oraz okresy padania promieni pod kątem ostrym do powierzchni (przy którym bardzo mała ilość energii pada na akumulator). Na koniec dnia możesz bezpośrednio odczytać liczbę użytecznych godzin nasłonecznienia w ciągu dnia. Jeśli wskazówka wskazuje 5, oznacza to, że było 5 użytecznych godzin. Ustaw zegar ponownie i jest gotowy na następny dzień. Korzystając z innej metody, możesz uzyskać skumulowaną wartość nasłonecznienia. Odczyty są po prostu zapisywane codziennie bez zmiany zegara i zliczana jest całkowita liczba obrotów wskazówki podczas pomiaru. Rezultatem są warunki nasłonecznienia przez długi okres czasu. Średnią wartość czasu trwania ekspozycji słonecznej (w godzinach) można określić na kilka różnych sposobów: na tydzień, na sezon, na rok. Wszystko zależy od tego, jakie dane są potrzebne. Autor: Byers T.
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ LCD i plazma: brak popytu, ceny gwałtownie spadną ▪ Alibaba Tmall Genie Asystent domowy ▪ Wideodomofon sieciowy Axis A8004-VE ▪ Interakcja między zaprogramowanymi magnesami kwantowymi
▪ sekcja witryny dla radioamatora-projektanta. Wybór artykułu ▪ artykuł Cząsteczka diabła jest czasem w tobie zamknięta. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Gdzie znaleziono pierwsze skamieniałości? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Babka duża. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Przekłuty kapelusz. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony