Солнечный трекер

[vacvvm]

Народ, я вижу, на этом сайте тема слежения за солнцем еще не обсуждалась, что странно.
В сети я нахожу либо слишком сложные схемы на микроконтроллерах, либо слишком простые (в основном повторение одной и той же схемы на двух фоторезисторах и двух ОУ).
Либо совсем бредовые конструкции на водяных часах, которые надо каждый день вручную заправлять водой!
Остановимся на втором варианте:
http://izobreteniya.net/wp-content/uplo ... rekera.jpg
Схема интересная, но явно нуждается в доработке:
1. Нет никаких концевиков, при любом сбое мотор начнет выламывать панель.
2. Ночью будет постоянно дергаться, от фар проезжающих машин и прочих лампочек.
3. Панель, остановившаяся вечером на западе, не сможет утром поймать солнце на востоке.
4. Нет никаких указаний по самой конструкции поворотника, выбору двигателя и т.д.
Предлагаю добавить концевики, блокировать схему при низкой общей освещенности и сдвинуть баланс в сторону востока.
Желательно уложиться в 4 ОУ.
Также если есть идеи по одноосной конструкции для подвески под южными окнами квартиры - предлагайте.
Я буду и сам активно экспериментировать, но буду рад любым полезным советам.

[wws63]

Народ, я вижу, на этом сайте тема слежения за солнцем еще не обсуждалась, что странно.

Извините, но Россия не такая солнечная страна как Израиль
Схемы на микроконтроллерах, как раз самые простые, надежные и с легко изменяемым алгоритмом.

[korob]

Народ, я вижу, на этом сайте тема слежения за солнцем еще не обсуждалась, что странно.

Почему не обсуждалась?

[Z_h_e]

Мне кажется самое простое - это в МК установить календарь и часы. И на основании их данных и некой астрономической таблицы точно смотреть на Солнце, даже если оно за плотными облаками.

[As]

А календарь-то зачем?! Земля вращается достаточно равномерно, чтобы считать длительность суток одинаковой, а угол наклона можно и вручную раз в месяц подстроить... Микроконтроллер заманчив тем, что схема будет ГОРАЗДО экономичнее схемы с фоторезисторами и более надёжна...

[Z_h_e]

Можно и без календаря. Потом была мысль, но лень было написать: Вращать ось конструкции от часов, а угол наклона устанавливать по освещенности. Тогда не нужны астрономические таблицы и привязка к местности.

[As]

Если предполагать, что устройство нужно для ориентации на солнце солнечных батарей - достаточно раз в час или даже реже корректировать положение, батареи почти не чувствуют небольшое отклонение от оптимального положения, вот если ориентировать нужно коллектор какой-нибудь, с оптикой с узкой диаграммой направленности - тут жесткая логика может и не прокатить, проще четыре датчика поставить и простой аналоговый вычислитель... Сначала нужна конкретная постановка задачи, а уж потом выбор оптимального технического решения...

[Brigadir]

Если уж и делать, то делать по настоящему: следование по Солнцу как по горизонтали, та и по вертикали, ибо Солнце восходит на горизонте (и закатывается) а к полудню находиться почти в зените.
Здесь без МК не то, что не обойтись, но желательна работа по сложному алгоритму (допускается скачками - 1 раз за 15 минут). И один раз в неделю корректировка на фотоприемниках (4 фотодиода).
Или слабо такую схему и программу разработать?

[VIRGO]

Если предполагать, что устройство нужно для ориентации на солнце солнечных батарей - достаточно раз в час или даже реже корректировать положение, батареи почти не чувствуют небольшое отклонение от оптимального положения...

Если это так, то заморачиваться со склонением (высотой) нет никакого смысла. Высота Солнца меняется в течении года между равноденствием и солнцестоянием плюс/минус 23 градуса (наклон земной оси 23 градуса 27 минут), что равно перемещению Солнца по азимуту за полтора часа (22,5 градуса).

Вложения

s.jpg

(54.88 KiB) Скачиваний: 4825

[vacvvm]

Может, вопрос и обсуждался, но я в поиске по сайту не нашел.
Снег в Израиле бывает, но редко. В основном проблема именно со снегом, который засыпает панели.
А солнечного света и в России хватает, даже зимой, если, конечно, не совсем на севере.
Правда, и электричество в России пока дешевле, чем в Израиле.
Так что солнечные панели окупаются только там, где нет нормального электроснабжения.
Но тема все равно интересная, даже для России.
Я пришел к выводу, что сложный алгоритм не обязателен, оси не должны быть вертикальной и горизонтальной.
Если ось направлена под нужным наклоном, то панель будет ходить по ней строго за солнцем с восхода и до заката.
Остается только корректировать наклон этой оси по времени года, но это можно делать и вручную, без автоматики.
То есть одного серводвигателя достаточно.
Микроконтроллер в наше время - штука недорогая и ходовая, но его надо еще и программировать, прошивать, отлаживать.
Для человека, который постоянно это делает по работе - задача тривиальная, но имхо это лишняя сущность для такой задачи.
Если речь идет о серийном изделии, то конечно, нет ничего надежнее и проще, но ради любительской конструкции не стоит затеваться с микроконтроллерами без особой необходимости.
Направление на солнце при любой облачности будет иметь бОльшую яркость, чем остальное небо.
Надо только продумать, как обработать сигналы датчиков, чтобы получить четкий гистерезис, и схема зря не дергалась.
Насчет экономичности микроконтроллера - не факт как бы. И там и там будут миллиамперы на всю схему.
Основное потребление все равно придется на двигатель и его драйвер.
Повторители на мощных биполярниках мне не нравятся, но перегреться они не успеют, движок работает в среднем мало.
Есть еще одна идея - двигатель можно взять совсем маломощный и дешевый, если добавить к нему еще один червячный редуктор.
Скорость в нашем случае - чем меньше, тем лучше, а вращающий момент, наоборот, больше.
Если запитать схему от самой солнечной панели, то проблемы беспорядочных ночных включений не будет.
Концевики можно сделать на герконах или даже на кнопках, все равно панель в норме не должна до них доходить, они защитные и постоянно работать не должны.
В общем, схему я уже почти придумал.
Главная проблема пока - надежная конструкция крепления, у панели большая парусность, а ветра у нас сильные.
Речь идет о панели метр на метр мощностью 200 Вт.
Думаю заменить ее на несколько 50-ваттных на параллельных осях и синхронизировать механически, то есть один двигатель на все.
Парусность уменьшится во много раз, но на рассвете и на закате панельки будут заслонять друг друга.

[Z_h_e]

Если речь идет о серийном изделии, то конечно, нет ничего надежнее и проще, но ради любительской конструкции не стоит затеваться с микроконтроллерами без особой необходимости.

Это просто Вы (как я понял) не работаете с ними. Нынче реальность такова, что устройства на МК дешевле, проще (как в разработке так и в изготовлении) и надежнее. Сдается мне, что это можно утверждать для большинства случаев.

Для Вашей задачи, в самом простом случае нужен самый простенький МК и сервопривод. Потреблять схема будет только в момент поворота панели. А это можно делать раз в 5 минут или реже, потом МК будет спать, потребляя мкА. Сервпривод и БП Вам так и так нужен будет при любой реализации, а МК Вам обойдется максимум в 1 доллар.

[Brigadir]

.
Микроконтроллер в наше время - штука недорогая и ходовая, но его надо еще и программировать, прошивать, отлаживать.
.

А вот для этого проекта, как раз самое удобное применить МК. Обьясню почему: 1 - наклон можно и вручную иногда корректировать (поперек экватора). А вот движение Солнца вдоль - переменная. То есть восходит достаточно быстро (как и закатывается), а вот ближе к зениту наклон оси перпендикулярно солнечной панели происходит медленнее. Скорость перемещения панели - по часам. То есть каждые 15 минут небольшое перемещение. Просто один раз рассчитать эти "толчки" для двигателя (угол поворота) , записать в таблицу и зашить в МК. В конце движения (после заката Солнца), МК даст команду на возврат панели в нулевое (на Восход) положение и ожидает старт в 7 - 8 часов утра.
Движение по ЧАСАМ.
МК можно запрограммировать так, чтобы учитывать и время года. (если в его мозгах памяти хватит).
А применение фотоприемника тут не практично, ибо пыль, грязь, потусторонние излучения (уличный фонарь например). Надежнее делать по часам.
Кто не любит работать с МК, можно на двух счетчиках сделать суточный таймер, запрограммировать циклы передвижения диодами. Рекомендую: генератор - мигающий светодиод(2 Герца), счетчики: CD4040 или 4060. Двигатель: с червячным редуктором, червяк должен быть достаточной надежности, чтобы ветром не выломало хлипкую конструкцию. Можно присмотреть и активатор (есть такая хрень,моторчик с редуктором для антенн)

[Z_h_e]

То есть восходит достаточно быстро (как и закатывается), а вот ближе к зениту наклон оси перпендикулярно солнечной панели происходит медленнее.

Угловая скорость движения солнца будет одинаковой в любое время суток и в любое время года 360 гр/сут.

Я пришел к выводу, что сложный алгоритм не обязателен, оси не должны быть вертикальной и горизонтальной.
Если ось направлена под нужным наклоном, то панель будет ходить по ней строго за солнцем с восхода и до заката.
Остается только корректировать наклон этой оси по времени года, но это можно делать и вручную, без автоматики.
То есть одного серводвигателя достаточно.

Абсолютно согласен с данным утверждением (сразу сам не подумал об этом). Достаточно выставлять (например раз в месяц угол наклона оси панели) и иногда подправлять панель на оси, т.к. все равно будет какая-то погрешность часов.

[Slabovik]

Как эксплуататор солнечной установки с уверенностью могу утверждать, что для солнечных панелей не нужны никакие датчики и системы слежения. Достаточно их раз в два часа поворачивать на угол 30° - это наиболее энергоэффективный метод, потому что не нужны ни постоянная подпитка сервоприводов, ни самой системы слежения. С задачей справится банальный Tiny с системой концевых датчиков.

Ось же расположить таким образом, чтобы её наклон был направлен в сторону географического северного полюса, а угол наклона соответствовал перпендикулярному направлению на солнце в период примерно между осенним равноденствием и зимним солнцестоянием. Это максимизирует выработку в осенне-зимний период, когда энергии не хватает, а неоптимальность положения для лета совершенно несущественна, т.к. летом и долгота дня, и уровень освещения значительно выше зимних, и энергии даже на слабых панелях довольно дофига. Плюсом такого решения является меньшая температура панелей летом, т.к. они лучше охлаждаются.

Соответственно, площадь панелей должна быть рассчитана именно на осенне-зимний период, иначе никакие повороты не сделают достаточной выработку.

p.s. У меня 16кв.м. панелей, и они не вращаются никак, потому что привинчены к крыше и направлены на небо так, что в полдень дня второй половины октября они смотрят прямо на солнце. После снегопада вплоть до температуры -10..-12° в солнечный день панели вполне самоочищаются - снег просто стаивает...

Последний раз редактировалось Slabovik Ср апр 19, 2017 12:29:28, всего редактировалось 1 раз.

[Brigadir]

То есть восходит достаточно быстро (как и закатывается), а вот ближе к зениту наклон оси перпендикулярно солнечной панели происходит медленнее.

Угловая скорость движения солнца будет одинаковой в любое время суток и в любое время года 360 гр/сут. .

Я может и туплю...учитывая наклон к экватору...
А впрочем: панели налепить на полусферу, с экономив на приводах и системе слежения. Всё одно....зимою в основном облака и тучи - рассеивают свет. А летом не обязательно жарить всю площадь панелей...

[vacvvm]

Один двигатель все-таки нужен, потому что иначе на рассвете и на закате панель будет под углом 90 градусов к солнцу, то есть почти на нуле. Мне нужно питать инвертор всю ночь от аккума, а его емкость ограничена, поэтому длительность активного светового дня - вопрос принципиальный. Именно на рассвете и на закате нужно дать максимум.
У нас тоже ставят постоянные на крышах, но это не самоделки, а официальная домашняя электростанция, там сетевой инвертор, договор с электрокомпанией, дорогущие лицензионные оборудование/установка, минимум на 4 кВт.
Все это огромное вложение, под которое даже дают ипотеку.
Я такое позволить себе не могу.
Речь идет о полностью автономной схеме, которая обеспечит только мои домашние нужды: холодильник, ноутбук, освещение. Чайник и микроволновка - самое мощное, но они работают редко и недолго.
Трекер обойдется мне дешевле, чем вторая панель.
Наклон оси можно сделать постоянным - рассчитанным в среднем на зиму, а летом солнца все равно много.
На широте Иерусалима это будет примерно 55 градусов от вертикали или 35 от горизонтали.
Насчет потребления энергии: работа датчиков - считанные миллиамперы, по сравнению с мощностью панели несущественно.
Работа движка не будет постоянной - надо просто сделать петлю гистерезиса побольше, и он будет включаться хоть раз в час.
Но я все-таки хочу поставить драйвер на полевиках или интегральный. Эмиттерный повторитель - это лишний тупой нагрев.
Собираю уже понемногу детали для проекта.
Есть даже бесплатный двигатель с подходящим редуктором - поворотник от вентилятора.
Такие постоянно выкидывают на свалку. Он, к сожалению, синхронный на 220В переменного тока.
Попробую снять с него редуктор, чтобы прикошачить его после основного редуктора.
Заказал на Али двигатель 12В 3 об/м за 3.5 бакса, похоже, коллекторный.
В любом случае сами солнечные панели буду заказывать не раньше, чем будет готов и отлажен весь проект.
Слишком они дорогие, чтобы зря пылились. Может, еще год руки не дойдут довести это дело до ума.
Была у меня еще идея приделать солнечную батарею к электробайку для похода по пустыне.
Но выяснилось, что панель настолько ухудшит его аэродинамику, что будет больше вреда, чем пользы.
Разве что складную, чтобы раскладывать на привале. Но это уже другая тема.

[Girosan]

Есть уже...
Двухосевой солнечный трекер Solarsan-GPS WiFi MQTT
Комплекс слежения за солнцем, использующий астрономический алгоритм. Данная система состоит из базового модуля SOLARSAN-GPS который может работать самостоятельно и SOLARSAN-SLAVE работающие только как исполнительное устройство. С помощью SOLARSAN-GPS можно ориентировать солнечные концентраторы, коллекторы или панели под прямым углом к солнечному свету. Управление осуществляется с помощью актуаторов или поворотных приводов в одной или двух плоскостях и имеет точность один градус. Модуль имеет вход для подключения «анемометра» для защиты от сильного ветра, вход «датчика града и снега» и вход «фото-датчика» для режима сна при низкой солнечной активности. Встроенный WiFi модуль позволяет конфигурировать трекер через WEB страницу по локальной сети или через точку доступа. Встроенный MQTT брокер позволяет управлять и получать данные через сеть интернет по всему миру. Питание от 12V до 30V (и версию HV с питанием от 12V до 55V). Защита по току. Встроенные радио-модем 433.92(315.00)мГц мощностью 100 мВт для передачи данных в радиусе до 100 метров модулям SOLARSAN-SLAVE. Корпус IP66 позволяет устанавливать солнечный трекер под открытым небом.

Вложения

SOLARSAN-17.pdf

(1.96 MiB) Скачиваний: 624

[NE_XT]

Чтобы не плодить темы задам вопрос тут, приспичило мне убедится в эффективности расположения солнечных панелей.
Кратко предисловие: Летом солнца достаточно, хотя с юга лес, а вот зимой этот лес солнце скрывает до обеда полностью, но после обеда пару-тройку часов с запада светит.
Решил сделать тест панелей, расположил я две панели на юг и запад, заказал моточасы https://ru.aliexpress.com/store/product ... Title=true , с ходу решил они мне покажут эффективность панелей, потом подумал а не дурак ли я, решил нагрузить панели лампой, что бы только в пиковой мощности счетчик тикал.
Сегодня наблюдал за лампами, светят в полнакала весь день , счетчики бы тикали весь день....
Короче как правильно эффективность вычислить?

[diplodok]

Кажется у Zelio logic была функция Sunrise, Suntrack и Sunset (давно ими работал).

[ruslan55]

Предлагаю свой вариант солнечного трекера без фотодатчиков. Положение Солнца определяется по формулам небесной механики, исходя из точного времени и координат местоположения. Данный трекер собран на сервоприводах и обеспечивает слежение за Солнцем по всей видимой области неба в любое время, независимо от географического местоположения.
Более подробно о трекере, можно почитать по следующей ссылке:
Солнечный трекер
Подробный видеоролик: