|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Heliostat. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii W urządzeniach zwanych równikowymi systemami śledzenia kąt nachylenia osi względem podłoża jest utrzymywany na stałym poziomie. W związku z tym wraz ze zmianą pór roku będzie następował stały spadek sprawności konwersji fotowoltaicznej. Aby uzyskać maksymalną wydajność, konieczne jest wprowadzenie dodatkowej regulacji kąta nachylenia. Wygoda wprowadzenia regulacji zależy od konkretnej instalacji. Nie zaleca się zmiany wartości kąta biegunowego, w przeciwnym razie znika samo znaczenie takiego urządzenia śledzącego. Dlatego konieczne jest dostosowanie kąta, pod jakim panel słoneczny jest przymocowany do osi. Przydałby się system śledzenia słońca, który byłby w stanie śledzić położenie słońca w dwóch płaszczyznach, czyli system śledzenia w dwóch osiach. System śledzenia z dwoma stopniami swobody jest często nazywany heliostatem. Heliostaty Termin heliostat jest często używany w odniesieniu do paneli słonecznych, ale jest to nieco niepoprawne. W rzeczywistości heliostat to napędzany silnikiem reflektor (lustro) zamontowany na górnej powierzchni wspornika, który podąża za słońcem i odbija jego światło stale w tym samym miejscu. Ponieważ to heliostat monitoruje słońce, przyjrzyjmy się bliżej jego pracy. Ze względu na złożoność procesu ruchu heliostat jest zwykle umieszczany na wsporniku pionowym i napędzany przez azymutalny system śledzenia. Serwosystem azymutalny różni się od równikowego pod wieloma istotnymi względami. Po pierwsze, podpory prawie wszystkich systemów azymutalnych są instalowane pionowo (ryc. 1). Podpora pionowa ma wiele zalet w stosunku do podpory nachylonej stosowanej w systemach śledzenia biegunowego. Przede wszystkim w podporze nie występują naprężenia zginające. Gdy podpora jest pochylona, w miejscu styku z podłożem pojawia się napięcie.
Wielkość naprężeń jest wprost proporcjonalna do ciężaru sprzętu umieszczonego na podporze, a to zawsze powoduje pewne trudności. Z drugiej strony prosta kolumna przenosi siłę pionowo w dół. Dlatego, jeśli kolumna nie jest poddawana naprężeniom bocznym, ma lekką konstrukcję. Pomyśl o łodydze mniszka lekarskiego, która utrzymuje pionowo przyłożony ciężar kwiatu, ale może łatwo pęknąć, gdy jest zgięta. Oczywiście są nachylone podpory systemów śledzenia azymutu (umieszczone pod kątem równym szerokości geograficznej miejsca instalacji). Ale w tym przypadku można je przypisać rodzajowi serwosystemów równikowych, nawet jeśli są sterowane w dwóch różnych płaszczyznach. Ten typ systemu śledzenia jest używany głównie przez astronomów. I choć teleskop obraca się wokół dwóch osi, cały czas używany jest tylko napęd biegunowy. Kąt elewacji teleskopu jest często ustawiany tylko raz. Systemy śledzenia azymutalnego różnią się od systemów śledzenia równikowego głównie tym, że jednocześnie śledzą obiekt w dwóch różnych płaszczyznach. Dlatego do napędu potrzebne są dwa silniki. Jeden silnik porusza odbiornikiem promieniowania słonecznego w płaszczyźnie poziomej, drugi - w płaszczyźnie pionowej. Nie ma ustalonej pozycji ani orientacji. Bez żadnych ograniczeń system śledzenia azymutu może w dowolnym momencie wskazać dowolny punkt na niebie. Oczywiście, aby zapewnić taki zakres ruchów, wymagane jest bardziej złożone urządzenie niż prosty mechanizm zegarowy. Często tak złożonym ruchem steruje komputer. (Odnosząc się do mechanizmów zegarowych używanych do nakierowywania teleskopów na określony punkt na rozgwieżdżonym niebie). Oczywiście w naszym systemie śledzenia nie potrzebujemy komputera, ale wykorzystamy pewne właściwości logiki komputerowej. Za pomocą unikalnej kombinacji zwykłych cieni rzucanych przez obiekty i logiki elektronicznej będziemy w stanie uzyskać niezbędne polecenia sterujące do śledzenia Słońca. Zasada działania Głowicę światłoczułą uważam za „mózg” systemu śledzącego ze względu na jej szczególne właściwości i kształt. Przyjrzyjmy się najpierw mechanicznym aspektom czujnika słonecznego. na ryc. 2 głowica jest pokazana zdemontowana, a na ryc. 3 - zmontowane.
Czuła głowica składa się z nieprzezroczystej podstawy, pośrodku której znajdują się cztery światłoczułe czujniki. Nasze urządzenie wykorzystuje w tym celu fototranzystory podczerwieni. Fototranzystory są oddzielone dwiema cienkimi metalowymi półokrągłymi przegrodami, w których wyżłobienia są wycięte do środka, co umożliwia połączenie, jak pokazano na rys. 2. Ten projekt jest lepszy niż przestarzały karton. Zauważ, że każdy tranzystor znajduje się w osobnej sekcji. Jeśli ustawisz urządzenie tak, jak pokazano na rys. 3, wtedy wszystkie fototranzystory, z wyjątkiem tego najbliższego nam, znikną z pola widzenia. Ta sytuacja jest równoważna z najbardziej znaną pozycją roboczą urządzenia przy oświetleniu. Innymi słowy, jeden czujnik wychwytuje promienie słoneczne, podczas gdy inne są w cieniu. Wykorzystajmy to zjawisko. Ustawmy głowicę wrażliwą tak, aby jej przegrody były zorientowane w kierunkach północ-południe i wschód-zachód, jak pokazano na ryc. 4. Każda sekcja z fototranzystorem jest oznaczona literami A, B, C, D. Rozważmy teraz różne opcje względnego położenia głowicy czułej i słońca.
Zróbmy coś w rodzaju ćwiczenia czytania mapy. Kiedy słońce znajduje się na północ od głowicy czujnikowej, oświetla sekcje A i B. Światło słoneczne padające na głowicę czujnikową ze wschodu zostanie wykryte przez fototranzystory B i C. Jeśli słońce znajduje się na północnym wschodzie, światło pada tylko na fotoczujnik B. Teraz pomysł jest jasny. Podobna uwaga dotyczy dowolnego kierunku padających promieni. Czytelnik ma możliwość szczegółowej analizy wszystkich tych przypadków. Logika obwodu Informacje z tych czterech czujników są wykorzystywane przez system śledzący do śledzenia ruchu słońca na niebie. W tym celu stosuje się logikę komputerową, ale do tego konieczne jest przygotowanie danych początkowych. Problem ten rozwiązuje obwód pokazany na rys. 5. Aby uprościć rozumowanie, sprowadzamy je do schematu blokowego.
Nie wchodząc jeszcze w szczegóły, wystarczy powiedzieć, że gdy fototranzystor Q1 nie świeci, wyjście IC2A jest wysokie. To samo dotyczy fototranzystorów Q2, Q3 i Q4: jeśli nie są oświetlone, odpowiednie wyjścia IC2 mają wysoki potencjał. To właśnie te cztery wyjścia będą używane do sterowania dwoma silnikami. Zadanie sterowania logicznego jest realizowane przez układ IC3. Składa się z czterech elementów NAND połączonych w jednym korpusie (wszystkie cztery elementy działają niezależnie od siebie). Jeżeli do obu wejść elementu AND-NOT zostanie przyłożony wysoki potencjał, na wyjściu zostanie ustawiony niski poziom napięcia. Aby zrozumieć, w jaki sposób IC3 konwertuje te niechlujne dane na polecenia sterujące, spójrzmy na przykład. Załóżmy najpierw, że wszystkie wyjścia falowników IC2 są na wysokim potencjale (odpowiadającym ciemnej porze dnia). Powiedzmy więc, że promienie porannego słońca padły na sekcję A, oświetlając fototranzystor Q1. W rezultacie wyjście IC2 jest niskie. Wyjście IC3 będzie wysokie. Przypomnijmy, że na wyjściu elementu NAND będzie występował wysoki potencjał, o ile na obu wejściach nie będzie wysokiego napięcia. Brzmi dziwnie, ale to logika negatywna. Napięcie wyjściowe elementu NAND jest kontrolowane przez tranzystor polowy MOS z rowkiem w kształcie litery V, w obwodzie drenu, do którego podłączony jest przekaźnik. Przekaźnik jest aktywowany, gdy na wyjściu elementu logicznego pojawi się wysokie napięcie. W sumie w obwodzie znajdują się cztery kształtowniki i cztery przekaźniki. Styki przekaźnika są połączone w taki sposób, że przekaźniki RL1 i RL2 sterują jednym silnikiem, a przekaźniki RL3 i RL4 drugim. Następnie na sygnał z fototranzystora Q1 układ IC3A włączy przekaźnik RL1. Kiedy przekaźnik RL1 zamyka się, silnik jest zasilany, a serwo azymutu obraca się na północ, ponieważ jeśli światło pada na Q1, słońce musi być na północy. W ten sposób system szuka słońca. Jednak obniżenie napięcia wyjściowego IC2A ma również inny efekt. Wyjście układu IC3C (którego wejście jest połączone z wyjściem układu IC2A) jest ustawione na wysoki potencjał, a przekaźnik RL3 jest aktywowany. Logika IC3C całkiem słusznie „ustaliła”, że słońce znajduje się na zachód od sekcji B, C i D, i zaczęła obracać układ w kierunku zachodnim. W rezultacie oba silniki jednocześnie przesuwają urządzenie w kierunku północno-zachodnim, ponieważ tam znajduje się słońce. Oświetlenie tranzystora Q4 będzie odpowiadać średniemu położeniu słońca między północnym i południowym czujnikiem głowicy czujnikowej. Gdy tylko to nastąpi, wyjście IC2D przejdzie w stan niski, a wyjście IC3B w stan wysoki, a przekaźnik RL2 zacznie działać. Oba wyjścia silnika są podłączone do tego samego bieguna zasilania i silnik się zatrzyma. W tym samym czasie system śledzenia kontynuuje poszukiwania słońca w kierunku zachodnim. Kierunek do słońca jest określany, gdy oba tranzystory, Q2 i Q3, są oświetlone przez jego promienie. W rezultacie przekaźnik RL3 jest aktywowany, a silnik orientacji wschód-zachód systemu zatrzymuje się. Gdy świecą się wszystkie cztery czujniki, wszystkie cztery przekaźniki włączają się i silniki nie działają. Czuła głowica wykryła słońce i jest teraz skierowana dokładnie w jego kierunku. Każde przesunięcie słońca z tej pozycji spowoduje zasłonięcie co najmniej dwóch czujników i ponowne zadziałanie układu logicznego. W powyższym przykładzie słońce wschodziło na północnym zachodzie, co oczywiście jest niemożliwe. Niemniej jednak przyjęto takie założenie, aby zobrazować szerokie możliwości systemu śledzenia heliostatu. Nie ma znaczenia, gdzie wschodzi słońce. System śledzenia znajdzie ten kierunek. Konwersja sygnału Wyjaśniając zasadę działania obwodu logicznego, nie uwzględniono szczególnie ważnych cech konwersji sygnału. Zróbmy to teraz. Podczas pracy obwodu zachodzą pewne zjawiska. Każdy z czterech fototranzystorów działa niezależnie od pozostałych, więc proces konwersji sygnału odbywa się czterokrotnie. Niemniej jednak założymy, że wszystkie cztery kanały działają identycznie i bardziej celowe jest rozważenie działania tylko jednego z nich. Najpierw światło jest przetwarzane na sygnał elektroniczny. Fototranzystor odpowiada za zamianę światła na energię elektryczną. Im więcej światła pada na fototranzystor, tym większy przepływ prądu. Rezystor jest zawarty w obwodzie emitera tranzystora, na którym powstaje spadek napięcia, gdy płynie prąd. Spadek napięcia na rezystorze jest wprost proporcjonalny do przepływającego prądu, który z kolei jest proporcjonalny do natężenia światła. Dlatego duże oświetlenie powoduje wzrost napięcia. Z rezystora emitera napięcie jest doprowadzane do nieodwracającego wejścia komparatora napięcia. Napięcie odniesienia jest przykładane do wejścia odwracającego. Kiedy napięcie pochodzące z rezystora emiterowego przekroczy napięcie odniesienia, na wyjściu komparatora pojawia się napięcie o wysokim poziomie. Jeżeli napięcie emitera jest niższe od napięcia odniesienia, na wyjściu komparatora pojawia się napięcie o niskim poziomie. Działanie obwodu zależy od wielkości napięcia odniesienia. Jak wiadomo, niezbędną właściwością systemu śledzącego jest możliwość określenia odpowiedniego do praktycznego zastosowania poziomu natężenia promieniowania słonecznego. Można to zrobić za pomocą napięcia odniesienia. Ponieważ napięcie na rezystorze emiterowym jest funkcją natężenia światła słonecznego, wartość tego napięcia może być wykorzystana do oceny, czy natężenie promieniowania osiąga praktycznie akceptowalny poziom. Poziom ten jest określany przez komparator: napięcie wejściowe przekracza napięcie odniesienia, osiągnięty został wymagany poziom oświetlenia. Tym samym przekaźnik nie może działać, dopóki napięcie na emiterze nie przekroczy wartości odpowiadającej minimalnemu poziomowi natężenia promieniowania słonecznego. Ponadto wszystkie komparatory są zasilane napięciem odniesienia z tego samego źródła, dlatego jedno ustawienie napięcia wpływa na wszystkie komparatory. Wraz ze wzrostem progu dla jednego kanału wzrasta próg dla wszystkich pozostałych. W stopniu wyjściowym komparatora znajduje się tranzystor z otwartym kolektorem, do którego należy podłączyć rezystancję obciążenia, aby usunąć sygnał wyjściowy. Aby dopasować wejścia elementów NAND i zgodnie z logiką działania, sygnał wyjściowy komparatora przepuszczany jest przez falownik. Konstrukcja głowicy wykrywającej Jeśli od razu zastosujesz powyższe zalecenia, zrobienie wrażliwej głowy nie będzie trudne. Sekcje zacieniające wykonane są z cienkiego metalu, takiego jak blacha aluminiowa. Wytnij z niego koło o średnicy około 10 cm, a następnie pokrój je na dwa półkola tej samej wielkości i kształtu. Wyznacz środek prostej krawędzi półkola i przywróć prostopadłą od tego punktu do przecięcia z półkolem. Zaznacz środek prostopadłości, powinien znajdować się w odległości 2,5 cm od krawędzi. Wykonaj te operacje z obydwoma półkolami. Odłóż na bok jeden ze szczegółów, aby nie pomylić. Wykonaj wycięcie w jednej z części od podstawy (prostej krawędzi) do znaku środka prostopadłości. W innej tej samej części wykonaj podobne wycięcie, ale tym razem od zewnętrznej (zaokrąglonej) krawędzi w kierunku środka do znaku środka prostopadłości. Zobacz, jak to się robi na ryc. 2. Połącz części razem, jak pokazano na rys. 3. Najściślejsze połączenie można uzyskać, używając piły do metalu o grubości krawędzi tnącej ostrza równej grubości metalu. Tkanina z drobnymi zębami zapewnia dokładniejsze cięcie. Podstawa głowy może być wykonana z drewna, tworzywa sztucznego lub metalu. Chociaż metal jest najlepszy, jest trudniejszy w obróbce. Za podstawę przyjmuje się okrągłą tarczę o średnicy około 10 cm, odpowiadającą rozmiarowi tarczy użytej do wykonania sekcji zacieniających. Narysuj podstawę na cztery równe sektory, jak podczas krojenia ciasta. Za pomocą piły do metalu wytnij wzdłuż tych linii małe rowki o głębokości co najmniej 0,8 mm lub większej (w zależności od materiału), ale nie głębszej niż połowa grubości. Po zakończeniu powinieneś otrzymać siatkę w kształcie krzyża z przecięciem pośrodku okrągłej podstawy. Wygląd rowków powinien przypominać celownik karabinu teleskopowego, równie cienki i dokładny. Wywierć otwór o średnicy 6 mm w każdej ćwiartce jak najbliżej krzyża nitek rowków (rys. 4). Należy jednak pozostawić pewien prześwit między rowkami i otworami. Teraz wszystko jest gotowe do przymocowania sekcji do podstawy.Aluminiowe części można skleić klejem epoksydowym. Części wykonane z innych metali można lutować. Pamiętaj, że konstrukcja nie jest przystosowana do przenoszenia jakichkolwiek obciążeń, dlatego najważniejsze jest, aby poszczególne części głowicy były ze sobą solidnie połączone. Należy jednak pamiętać, że w wyniku nagrzewania się konstrukcji przez promienie słoneczne pojawią się naprężenia. W związku z tym niepożądane jest stosowanie materiałów o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej i pokrywanie farbą już gotowego zmontowanego produktu. Włóż fototranzystory w odpowiednie otwory i przyklej je. Zaciski kolektora są podłączone do wspólnego źródła zasilania, dzięki czemu można je ze sobą łączyć. W przypadku korzystania z metalowej podstawy można do niej podłączyć wspólne przewody, ponieważ podstawa służy jako „uziemienie” i osłania głowicę przed hałasem zewnętrznym. Na koniec należy zabezpieczyć urządzenie przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi przezroczystą nasadką. Lepiej jest używać szkła, ponieważ jest bardziej trwałe. Podobną czapkę można znaleźć w dziale upominków lub sklepie zoologicznym. Lepiej najpierw kupić przezroczystą nasadkę, a następnie dopasować do niej rozmiar podstawy i przekrojów. Przyklej nasadkę ochronną do podstawy za pomocą płynnego szkła. projekt PCB Część elektroniczna obwodu jest wykonana za pomocą okablowania drukowanego. Rozmieszczenie części pokazano na ryc. 6, rysunek płytki drukowanej - na ryc. 7 i 8. Zwróć uwagę, że PCB jest dwustronne.
Ze względu na obecność przekaźnika płytka drukowana jest dość duża. Zastosowano standardowe przekaźniki typu przełącznik dwubiegunowy w przezroczystej obudowie. Styki są przystosowane do obciążenia 10 A przy 125 V AC. Jednak czynnikiem ograniczającym nie jest ciągły prąd, który mogą obsłużyć styki przekaźnika, ale prąd, który mogą przerwać. Dlatego, aby zwiększyć ograniczające prądy przełączania, dwie pary styków są połączone szeregowo. Wiadomo, że gdy styki się otwierają, powstaje łuk elektryczny. nazywa się e. ds. samoindukcja, która występuje, gdy obwód zasilania silnika elektrycznego jest przerwany. W obwodzie prądu przemiennego łuk szybko zanika, gdy kierunek pola elektrycznego zostanie odwrócony. Jednak w obwodzie prądu stałego łuk może utrzymywać się przez dość długi czas. Powstawaniu łuku można zapobiec, zwiększając odległość między stykami i szybkość ich rozdzielania. Gdy styki przekaźnika są połączone szeregowo, całkowita odległość między rozwartymi stykami podwaja się, a szybkość ich rozdzielania wzrasta. Dlatego przekaźnik może przełączać obciążenie przekraczające wartość paszportową. Przekaźnik jest zwykle dostarczany ze złączem, co jest bardzo przydatne do współpracy z serwomotorami, ponieważ przekaźniki są dostępne w różnych standardowych napięciach zasilania od 6 V DC lub AC do 120 V. Radzę nie lutować przekaźnika bezpośrednio do płytki, ale podłączyć go przez złącza, wtedy możesz odebrać przekaźnik z dowolnym napięciem zasilania. Dla wygody szyna zasilająca przekaźnika jest odizolowana od dodatniego przewodu zasilającego. Aby podłączyć przekaźnik do „plusa” zasilacza, wystarczy przylutować zworkę, jak zaznaczono na schemacie. Jeśli używane są przekaźniki o napięciu zasilania większym niż 60 V DC, konieczne jest wybranie tranzystorów polowych, które mogą wytrzymać wysokie napięcia (są produkowane dla napięć powyżej 400 V). Pamiętaj również o wymianie diod D1 - D4 na diody o wyższym napięciu i nigdy nie używaj diod z przekaźnikami zasilanymi prądem zmiennym. Kolejną częścią urządzenia, która wymaga szczególnej uwagi, są rezystory emiterowe R1, R2, R3 i R4. Jest mało prawdopodobne, że będziesz w stanie znaleźć cztery fototranzystory o charakterystyce tak zbliżonej, że ich napięcia na emiterach będą się zgadzać przy tym samym oświetleniu. Aby skompensować rozrzut parametrów, konieczne jest wybranie wartości rezystorów emitera. Wartość nominalna 1 kOhm jest tylko przybliżoną wartością rezystorów podczas uruchamiania i należy ją dobrać dokładniej. Należy pamiętać, że wartość rezystancji może zmieniać się wraz z temperaturą. Najłatwiejszym sposobem doboru wartości rezystancji jest zamiana stałego rezystora na zmienny. Zacznij od wartości rezystancji 1 kΩ. Oświetlając głowicę czujnikową światłem o różnym natężeniu, można uzyskać specyficzną tabelę wartości napięć. Nie próbuj zastępować światła słonecznego żarówką. Fototranzystory są wrażliwe na promieniowanie podczerwone i różnie reagują na te źródła światła. Jeżeli pomiar wykaże, że jeden fototranzystor zbyt szybko reaguje na zmianę oświetlenia, należy zmniejszyć wartość rezystora. Jednak w tym przypadku konieczne jest zmniejszenie rezystancji wszystkich rezystorów w celu utrzymania normalnej pracy obwodu. Ostatecznie znajdziesz wartości, przy których komparatory z sygnałów pochodzących z odpowiednich fototranzystorów będą pracować przy tym samym poziomie światła.
Zmierz wynikową wartość rezystancji zmiennego rezystora i zastąp ją stałą o tej samej wartości.
pomocnych wskazówek Regulacja zmienia poziom działania. W wielu przypadkach nie jest konieczne ustawianie tego progu na zbyt niskim poziomie, w przeciwnym razie system śledzenia będzie marnował energię. Biorąc pod uwagę pewne elementy, możesz chcieć dostosować poziom wyzwalania obwodu. Chociaż ten system śledzenia ma najszerszy kąt widzenia ze wszystkich domowych produktów opisanych w tej książce, nadal może zatrzymać się w niewygodnej pozycji o zmroku. W takim przypadku może upłynąć kilka godzin porannych, zanim system zacznie reagować na zwiększony poziom światła. Jeśli ci się to nie podoba, każ układowi serwomechanizmu powrócić do położenia neutralnego po odłączeniu zasilania wszystkich przekaźników. Ten problem można rozwiązać za pomocą prostego układu logicznego. Najlepszą pozycją startową jest pozycja środkowa, skierowana w stronę południowego nieba. 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
▪ Bezprzewodowy system mikrofonowy Sennheiser Evolution Wireless D1 ▪ Telewizor LCD z ponad 68 miliardami kolorów ▪ Skorupa nerkowca jest odporna na promieniowanie UV ▪ Supersamochód pancerny Aston Martin DB11
▪ Sekcja telewizyjna serwisu. Wybór artykułów ▪ artykuł Johanna Augusta von Einsiedela. Słynne aforyzmy ▪ Artykuł z Diabelskiej Wieży. Cud natury ▪ artykuł Wyjmij monetę z wody bez moczenia rąk. Sekret ostrości
Komentarze do artykułu: Adilet Czy istnieje sposób na zautomatyzowanie kierunku promieni słonecznych dokładnie na wieży?
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