Сонячний трекер: навіщо потрібен електропривод геліоустановки

Відомо, що оптимальний мають в тому випадку, якщо вони перпендикулярно розташовані по відношенню до променів Сонця, що падає на них. Коли в конструкції присутній сонячний трекер, його поворотний механізм дозволяє батареям повертатися слідом за світилом, не втрачаючи при цьому рівня працездатності.

Сонячний трекер забезпечує регулярне спостереження за Сонцем, що дозволяє панелям «ловити» його промені і вбирати в себе максимальну кількість світла.

Переваги пристрою і принцип його роботи

Безумовно, головна перевага – підвищення ККД геліосистеми майже на 50% (в середньому, від 40 до 45%). Оптимальний кут падіння сонячних променів – 90 °. Саме трекер і забезпечує такий кут нахилу, повертаючи батареї в потрібному напрямку. Установка такого пристрою дозволить не турбуватися про необхідність монтажу додаткових панелей. Це може бути пов’язане з браком місця і іншими технічними складнощами.

Панель з пристроєм стеження за сонцем

Завдяки електронній системі, в яку входить спеціальний приймач з функцією GPS навігації, трекер точно може визначити, де знаходиться Сонце. Супутник системи GPS дає сигнал, який система «ловить», і, виходячи з цього, контролює рух батарей в ту чи іншу сторону. Головний діючий елемент в даному випадку – так званий серводвигун. Він змінює той напрямок, в якому рухається вал. Що ж стосується принципу переміщення, він може бути різним. Виходячи з нього, конструкції трекерів поділяються на кілька видів.

Види сонячних трекерів

На підставі дії осей обертання, пристрої бувають:

  • з віссю, що обертається в горизонтальному напрямку щодо земної поверхні;
  • вісь обертається вертикально щодо земної поверхні;
  • відбувається обертання осі «По похилій» (Середній варіант між першими двома);
  • з віссю, орієнтованої на Полярну зірку;
  • двоосні трекери, з більшою амплітудою руху і широкими можливостями (володіють найвищим ступенем свободи).

Питання вартості і доцільність придбання.

Такий пристрій буде коштувати дуже дорого. Середня вартість будь-якого подібного пристрою починається від 200 000 гривень і вище. Більш того, його електромеханіка досить складна і тендітна. Під впливом зовнішнього середовища з дорогим приладом може статися будь-якої непередбачений казус.

Тому любителі електроніки вже давно призвичаїлися виготовляти сонячні трекери самостійно. Це може здатися дивним, але саморобні пристрої найчастіше працюють набагато ефективніше і надійніше, а матеріальні вкладення майстру потрібно буде зробити мінімальні.

Безумовно, зібране своїми руками пристрій не буде таким «презентабельним» зовні, як покупне. Але проста двуосного конструкція, виготовлена ​​самостійно, повністю окупить час і зусилля. Важливо і те, що якщо вона з тих чи інших причин вийде з ладу, домашній майстер буде цілком в змозі полагодити.

Основні елементи конструкції і їх призначення

Для початку слід визначитися, які основні елементи геліосистеми нам знадобляться:

  • дві сонячні панелі;
  • два сервоприводу (або движка);

Перш за все, знадобляться дві прості сонячні панелі потужністю від 3 до 5 Вт кожна. На виході у неї є напруга 6 вольт, що при послідовному з’єднанні двох батарей дає 12 вольт з невеликим. На зворотному боці панелі є USB-гніздо, а також «п’ятачки», завдяки яким можна робити пайку.

З трьох сегментів батареї, відповідно, є три виходи. Кожен сегмент (вихід) генерує по 2 вольта. Іншими словами, при підключенні, в залежності від потреби, можна отримати на виході 2,4 або 6 вольт.

сервопривод

Наступний необхідний вузол – це сервопривід, точніше, два. Один буде повертати сонячну батарею по горизонтальній осі, а інший – по вертикальній. Завдяки таким простим движкам можна отримати справжній електропривод геліоустановки.

Ці двигуни – непрості, так просто вони обертатися не стануть. Їх необхідно трохи допрацювати. У наборі з кожним приводом йдуть пластикові диски, хрестовини і гвинти для їх кріплення. Для кріплення двигунів можна придбати металеві кронштейни – щоб закріпити їх між собою в єдину конструкцію. У наборі з кронштейнами також йдуть кілька необхідних елементів – зокрема, кріпильні гвинти, підшипник і диски.

І останній елемент – контролер заряду, який буде приймати енергію від сонячних батарей і передавати її в акумулятор.

контролер

Починаємо роботу з електронної начинки. Схема проста і легка для повторення. У ній можна поміняти все, що завгодно, на свій розсуд, перебравши в Інтернеті кілька варіантів і попередньо зібравши їх воєдино. Можна, наприклад, поміняти номінали змінних і постійних резисторів, спроектувати схему друкованої плати на свій розсуд – і вийде працює і довговічний електропривод геліоустановки.

Виготовляє схеми методом Лут

Для початку схему плати потрібно роздрукувати на спеціальному папері для Лутай (лазерно-прасувальну технологія). Папір із зовнішнього боку глянсова, з внутрішньої – звичайна, матова. Друкувати доведеться на лазерному принтері, на глянцевому боці. Після контакту з праскою платі потрібно дати охолонути, а потім від’єднати її від матової основи. Робиться це легко, змивати нічого не буде потрібно.

Далі плата акуратно переноситься з паперу на текстоліт, який попередньо обезжиривается. Найкраще зробити це дрібної наждачкою. Відриваємо маленький шматочок і просто зашкуріваем. Далі прикладаємо малюнок до плати і прасуємо пару хвилин. Акуратно знімаємо приклеїти до текстоліту глянсову основу. Якщо все було зроблено акуратно, схема благополучно буде перенесена на текстоліт.

папір ЛУТ

Зазвичай все переноситься акуратно, аж до дрібного тексту. Після цього головне – щоб витравити дрібні деталі. При наявності на схемі невеликих помарок вони виправляються звичайним маркером.

Далі плату необхідно витравити. Як розчин для травлення застосовується персульфат амонію, його можна придбати в радіотоварів. Один і той же розчин можна використовувати кілька разів. Перед використанням рідина підігріти до 40-50 ° С, це значно прискорить процес травлення. Труїти слід хвилин 20, в спеціально підібраною пластикової ємності. Після закінчення 20 хвилин потрібно зняти тонер – за допомогою тієї ж дрібної наждачного паперу або ацетону.

Після цього в схемі акуратно просверливаются всі позначені отвори, і можна приступати до поступового споювання всієї конструкції.

«Начинка» електронних схем та збирання

Для складання знадобляться:

  • «Серце» пристрою – електронний підсилювач LM 324 N;
  • панель під підсилювач;
  • два транзистора типу 40 2С;
  • два транзистора типу 40 1С;
  • один керамічний конденсатор номер 104;
  • діоди (можна використовувати будь-які, головне – щоб вони були не менше 3 ампер кожен; їх знадобиться 4 штуки);
  • один резистор на 15 кОм;
  • один резистор на 47 кОм;
  • два фоторезистора;
  • два підлаштування резистора – один на 100 кОм і інший на 10 кОм (резистор на 10 кОм відповідає за чутливість фотодатчика).

Після цього проводиться споювання схеми. При споювання дуже стане в нагоді стандартний набір, що складається з пластикових гнізд і штекерів. Він прекрасно підходить для того, щоб максимально якісно виготовляти будь-які саморобні схеми. На схемі, як правило, залишається кілька перемичок. При всьому старанні зробити повністю друковану плату, без них все одно обійтися не вийде.

У процесі налагодження схеми обов’язково знадобиться такий елемент як кінцевий вимикач. Зазвичай їх потрібно два – щоб своєчасно припиняти обертання кінцевих двигунів, в тому випадку, якщо вони почнуть безконтрольне обертання в процесі випробування. Після того як пристрій буде благополучно випробувано, кінцеві двигуни збираються остаточно.

Після налагодження схеми слід приступити до розтину двигуна. Для цього потрібно послідовно відкрутити чотири гвинти. Відкриваємо верхню кришку двигуна. Всередині знаходиться блок, що складається з декількох шестерень. Всі вони металеві, найімовірніше – з латуні. На головній шестерні є шпенечек, що обмежує обертання двигуна. Краще його одразу висмикнути невеликими плоскогубцями, так як фізичний обмежувач тут не буде потрібно. Замість обмежувачів ми будемо використовувати ті самі кінцеві вимикачі, які будуть ефективно контролювати електропривод геліоустановки під час його руху.

Плата управління знаходиться на зворотному боці сервоприводу. Під нею ми виявляємо всю «начинку». Провід, які йдуть на плату управління, потрібно буде отпаять і припаяти безпосередньо на движок сервоприводу. Таким чином, він перетвориться в невеликий двигун постійного струму. Він буде обертатися в обидві сторони, в залежності від полярності.

Напруга і харчування плати становить 9-15 вольт. При бажанні можна виставити і менше – наприклад, 6,5 вольт.

При випробуванні схеми може виявитися так, що новоспечений електропривод геліоустановки відразу починає грітися – через надмірне споживання струму. Помилка часто полягає в тому, що дроти припаюють, торкаючись до плати. При перепайку дроти не повинні стосуватися плати. Також їх не можна залишати занадто близько до неї.

Попереднє випробування трекера

Готове саморобний пристрій стеження за Сонцем потрібно попередньо випробувати. Перед підключенням обидва резистори викручуються «в нуль» (проти годинникової стрілки), на них підключений до джерела живлення в 6,5 вольт, і двигун, виготовлений з сервоприводу, починає швидко обертатися. При випробуванні можна відразу надіти на нього насадку у вигляді двухлопастного пропелера, що йде в комплектації, щоб відстежувати обертання. При цьому фоторезистори повинні мати однакове освітлення своїх поверхонь.

Обертанням 100-кілоомного резистора за годинниковою стрілкою (акуратно, за допомогою невеликої викрутки) добиваємося зупинки двигуна. Знаходимо то становище, в якому він або майже зупиняється, або зупиняється зовсім. Тепер за допомогою 10-кілоомного резистора слід зменшити чутливість механізму, додавши йому трохи опору.

Під час випробування слід час від часу злегка прикривати пальцем поверхню то одного, то іншого фоторезистора. Якщо на один резистор потрапляє менше світла, двигун обертається в одну сторону, якщо на іншій – двигун обертається в іншу сторону. У процесі випробування можна використовувати лампу, яка послужить свого роду замінником Сонця. У міру відвернення конструкції від лампи двигун, завдяки фоторезисторами, дуже чуйно реагує на брак світла і повертається в ту сторону, де його більше.

Далі перевіряється робота кінцевих вимикачів. Таким чином, готове пристрій, який буде обертати сонячну панель по осі Х. Щоб вона оберталася і по осі У, слід виготовити конструкцію, слідуючи абсолютно такою ж схемою. В цілому, знадобиться два трекера для повноцінного функціонування пристрою.

Прикріплення трекерів до сонячних панелей

Збірка починається з кронштейнів: двигуни збираються воєдино. Для сполучення двох частин кронштейна вставляємо болтик і збираємо «держатель» для двигуна, як і будь-який інший.
Далі беремося безпосередньо за батарею. Розкриваємо «коробочку» з електронною начинкою всередині і бачимо простий варіант: «один діод і десять грамів термоклею». Далі беруться два дроти: зі знаком «плюс» на першій панелі, зі знаком «мінус» – на другий. Полярність, при бажанні, змінюється так, як зручно.

Більш надійно панелі можна скріпити металевим каркасом. Все кріпиться один до одного за допомогою термоклея і герметика. Головне, щоб конструкція не мала дір, а між двома панелями посередині залишилося відстань у кілька сантиметрів. Через нього будуть «визирати» фоторезистори, що стежать за Сонцем.

Далі на каркас (там же, посередині, над щілиною) прикріплюється металева пластина з фольгованого текстоліту. Фольгований текстоліт зручний своєю практичністю. На відміну від пластику, він не плавиться при нагріванні на Сонце. Також в ньому є можливість легко виконати «доріжки» для фоторезисторів. На пластинку з текстоліту наносяться контури «доріжок» для світлодіодів, за тим же принципом, що і основна схема – із застосуванням спеціального паперу, прогладжуванням праскою і травленням.

Отже, кінцевий вимикач на двигунах забезпечує обмеження їх руху на 180 ° як по осі Х, так і по осі У. А високочутливі світлодіоди «стежать» за напрямом сонячного світла. Далі саморобна система відстеження поміщається в невеликий короб з дерева, оберігає дроти від впливу погодних умов і інших несприятливих чинників.

Трекер для сонячних панелей – дороге і крихке пристрій. Однак при його виготовленні своїми руками виявляється, що є прекрасна можливість обійтися без серйозних фінансових витрат. Двигуни, вдосконалені власноруч (за допомогою кінцевих вимикачів), – варіант більш економічний і надійний, який дозволить панелям справно повертатися в сторону Сонця в будь-яку погоду і в будь-який час року.

Ссылка на основную публикацию