Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
FotowoltaikaFotowoltaika
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sterowanie obracanym kolektorem słonecznym

wolfikos 11 Paź 2012 12:07 32207 56
  • #31
    Rzuuf
    Poziom 43  
    Należy znaleźć proporcję, między nakładami a korzyściami.
    Błąd ustawienia kolektora do słońca o 15 stopni kątowych powoduje zmniejszenie oświetlenia o 4%, a błąd 30° daje stratę 14%.
    O ile na temat 14% można podjąć dyskusją (takie błędy się uzyska zmieniając ustawienie co 4 godziny), to strata 4% jest raczej niezauważalna (korekcja ustawienia co 2 godziny).
    Tu kalkulator elewacji i azymutu słońca: http://stud.pam.szczecin.pl/~pastupam/satel/az/sunaz.html .
    Maksymalna elewacja słońca (czerwiec) to ok. 61°, a minimalna to 14°. Ustawienie "sztywne" na 37° daje stratę przy położeniach skrajnych po 9%, może nie warto się o to "bić"? Można ustawić panel nieco niżej, aby strata na elewacji w zimie była mniejsza, gdyż w lecie mamy i tak dłużej słońce?
  • FotowoltaikaFotowoltaika
  • #32
    elsat1
    Poziom 13  
    Zamieszczam schemat sterownika do obrotu kolektorami słonecznymi jaki opisałem wyżej w postach. Płytki nie zamieszczam, bo jest zrobiona na uniwersalnej-testowej.
    Płytka jest w przygotowaniu do wykonania w rozszeżonej wersji o sterowanie kolektorami w elewacji + 2 wejścia zewnętrzne (czujnik wiatru, czujnik temperatury).
    Plik źródłowy (Asembler) i plik wsadowy hex do tego schematu jaki zamieściłem wyślę nie odpłatnie na PW dla zainteresowanych.
    Sterowanie obracanym kolektorem słonecznym
  • #33
    elsat1
    Poziom 13  
    Teraz teoria i gotowe materiały dla programistów. Zamieszczam charakterystyki do praktycznego wykorzystania w tworzeniu programów do sterowania kolektorami w azymucie i w elewacji. Jestem na etapie pisania programu z uwzględnieniem elewacji (w Asemblerze). Sterowanie w azymucie opanowałem (zegar RTC). Zapraszam do tematu.
  • #34
    staszek777
    Poziom 10  
    Witam. ; )
    Jestem bardzo zainteresowany tematem, mam kilka pytań. Czy dane mówiące o tym, jak długo ma wykonywać się jeden krok silnika, wpisujemy przy pierwszym uruchomieniu do pamięci EEPROM czy musimy edytować to w treści programu?
    Całą mechanikę mam zrobioną, do sterowania użyłem dwóch silniczków wykorzystanych od wycieraczek. Teraz tylko muszę dobrać odpowiedni sterownik.
  • #35
    elsat1
    Poziom 13  
    staszek777 napisał:
    Witam. ; )
    Jestem bardzo zainteresowany tematem, mam kilka pytań. Czy dane mówiące o tym, jak długo ma wykonywać się jeden krok silnika, wpisujemy przy pierwszym uruchomieniu do pamięci EEPROM czy musimy edytować to w treści programu?
    Całą mechanikę mam zrobioną, do sterowania użyłem dwóch silniczków wykorzystanych od wycieraczek. Teraz tylko muszę dobrać odpowiedni sterownik.

    Czas jednego kroku silnika (nazywam to czas jednego cyklu) jest nastawny z klawiatury sterownika w zakresie 1 - 255 sek. Ta opcja umożliwia zastosowanie różnych silników i różnych konstrukcji mechanicznych.
    Przykładowo: w jednym zestawie opisanym wyżej czas cyklu = 5 sekund, w innym rozwiązaniu (z inną przekładnią, silnik od wycieraczek samochodowych)
    czas cyklu = 120 sekund. Tą wartość trzeba ustalić do każdego zestawu napędowego!
    Oczywiście te nastawy przechowywane są w EE, w moim przypadku wykorzystałem wolną pamieć EE w PCF8583, bo nie mam takiej w mikrokontrolerze AT89C4051. Indywidualnie można wpisać tą wartość na sztywno do EE w programie ... jeśli ją znamy.
  • #36
    staszek777
    Poziom 10  
    No i wszystko jasne. O to mi właśnie chodziło ; )
    Jest sterowanie w obu osiach, czy tylko w azymucie? Bo wcześniej pisał Pan, że dopiero kąt elewacji jest dopracowywany.
  • FotowoltaikaFotowoltaika
  • #37
    elsat1
    Poziom 13  
    staszek777 napisał:
    No i wszystko jasne. O to mi właśnie chodziło ; )
    Jest sterowanie w obu osiach, czy tylko w azymucie? Bo wcześniej pisał Pan, że dopiero kąt elewacji jest dopracowywany.

    Nowa płytka PCB i sterowanie w elewacji w toku. Trudno mi określić czas realizacji.
  • #38
    staszek777
    Poziom 10  
    Dobrze, rozumiem. Czekam z niecierpliwością na efekt końcowy.
  • #39
    andre65
    Poziom 13  
    Witam,
    stworzyłem sobie właśnie przed chwilą, myślę, że dość pomocne narzędzie do ustalania dokładnego RZECZYWISTEGO położenia Słońca na bieżący moment (wg zegara pokładowego kompa). W załączniku programik, który pozwala podglądnąć sobie położenie dla dowolnie wybranego położenia geograficznego oraz podanej strefy czasowej. Wykorzystany tutaj został algorytm VFP z uproszczonymi danymi do najbliższego okresu kilkudziesięciu lat.
    Z moich porównań z zaawansowanymi programami astronomicznymi wynika, że całkowity błąd wskazań nie przekracza 1/5 stopnia. W zupełności to wystarcza chyba do wszelkich codziennych zastosowań.

    Dla zachowania zadowalającej mnie precyzji wyniku, program uwzględnia dość sporo rzeczy:
    -- zmieniające się z czasem nachylenie ekliptyki,
    -- ruch precesyjny orbity Ziemi,
    -- równanie czasu (o 12:00 Słońce najczęściej nie jest w najwyższym punkcie nieba, i to niezależnie od lokalnego południka względem wybranej strefy czasu),
    -- zjawisko refrakcji - ugięcie światła w atmosferze,

    Wartość luminancji (natężenia światła) jest podawana jako niezerowa już od świtu cywilnego, który to przyjmujemy dla położenia Słońca 6 stopni pod horyzontem.
    Ilość dzienna odebranej energii jest ilością padającą na płaszczyznę prostopadłą do Słońca, czyli dla np. kolektora, który podąża dokładnie za jego położeniem.

    Jak znajdę jeszcze trochę czasu, to dorobię możliwość "ręcznego" ustawiania dowolnego momentu czasowego dla obliczeń. Obecnie program nieustannie "podąża" za czasem zegara komputera.

    Program polecam szczególnie wszystkim zainteresowanym budową obracanych kolektorów dla przetestowania go i uzmysłowienia sobie jak zmienia się położenie Słońca w zależności od:
    -- położenia geograficznego,
    -- pory roku i doby,
    -- strefy czasowej.

    Przetestowałem go w pełnym zakresie szerokości i długości geograficznych i wskazania wydają się być poprawne.

    Aktualne ustawienia programu są podczas jego zamykania zapisywane do pliku konfiguracyjnego aby przy kolejnym jego uruchomieniu były znowu takie same. Nie wolno zapomnieć o poprawnym ustawieniu naszej strefy czasowej, która wg czasu środkowoeuropejskiego zimowego wynosi [UTC+1] a wg letniego [UTC+2]. Wtedy wszystko będzie się zgadzało.

    W belce startowej programu (w lewym górnym rogu) można przywołać menu z opisem znaczenia wyświetlanych parametrów.
    Wszystko jest po angielsku bo może każdemu się przydać na świecie :-).
    Kiedyś sam chciałem zdobyć taki programik ale są dostępne tylko kalkulatory na stronach www - nic "przenośnego".

    Janek (Elsat1): kiedyś słowo się rzekło, więc mówisz i masz!

    Pozdr

    Sterowanie obracanym kolektorem słonecznym
  • #40
    elsat1
    Poziom 13  
    andre65 napisał:

    Janek (Elsat1): kiedyś słowo się rzekło, więc mówisz i masz!

    Dzięki, dzięki... teraz możemy bazować na precyzyjnych danych nie tylko do kolektorów słonecznych, ale np. dla astronautów (sterowanie lupą)... padło kiedyś takie pytanie na tym forum.
    No i ZEGAR CZASU RZECZYWISTEGO ma tu przewagę, bo działa w dzień i w nocy.
    Jakie to proste... taka jedna mała kostka może zastąpić wiele urządzeń nadążnych za słońcem (radar też odpada).
    Przetestowałem już fizycznie temat sterowania kolektorów w azymucie na bazie RTC, sprawdził się we wszelkich anomaliach pogody i zanikach prądu. Jeszcze testuję program w elewacji. W tym sezonie "grzewczym 2013" na pewno się sprawdzi.
  • FotowoltaikaFotowoltaika
  • #41
    blur
    Poziom 22  
    Gratuluję projektu, czytelny, prosty i bardzo funkcjonalny, jestem zwolennikiem systemów które nie opierają się o zmienne warunki oświetleniowe.
  • #43
    R41
    Poziom 19  
    Witam Oj koledzy koledzy po co tak komplikować sobie życie.Kolektory wodne i elektryczne mam od kilkunastu lat na wspólnym obrocie i jest ok wszystko chodzi samoczynnie na prostym kuchennym sterowniku za 15zł.
  • #44
    blur
    Poziom 22  
    Kolego R41 nie daj się prosić pokaż/opisz jak to działa
  • #46
    andre65
    Poziom 13  
    WikS napisał:
    Tutaj jeszcze jeden kalkulator położenia Słońca dla dowolnej pozycji n Ziemi i czasu. http://www.solaris-sunlight.co.....


    Zgłaszam info, że z podanej strony oprogramowanie prawdopodobnie zawiera trojana wykradającego hasła lub adresatów poczty (do generowania spamu).

    Tak sygnalizuje mi mój program antywirusowy (NORTON).
    Zalecam daleko idącą ostrożność nie tylko w tym przypadku, ale też w każdym, gdzie napotykamy stronę z "bezinteresownymi" programami "freeware".

    Pozdrawiam,
    and
  • #47
    elsat1
    Poziom 13  
    andre65 napisał:

    Zgłaszam info, że z podanej strony oprogramowanie prawdopodobnie zawiera trojana wykradającego hasła lub adresatów poczty (do generowania spamu).

    Tak sygnalizuje mi mój program antywirusowy (NORTON).
    Zalecam daleko idącą ostrożność nie tylko w tym przypadku, ale też w każdym, gdzie napotykamy stronę z "bezinteresownymi" programami "freeware".

    Pozdrawiam,
    and

    Prawdopodobnie, w moim PC taki wirus już jest (po włączeniu komputera przez ok. 10 minut komputer jest bardzo wolny, wykonuje jakieś operacje w tle. Później pracuje normalnie. Podobny przypadek miał mój znajomy, który pozbył się tego wirusa w serwisie, gdzie go usunęli bez formatowania dysku. Jak ktoś z nas akceptuje takie programy "freeware", to może się spotkać z takim przypadkiem.
    Dodam, że nie miałem programu antywirusowego, a szkoda.....
  • #49
    jacekele321
    Poziom 9  
    Temat nieco zapomniany, ale w końcu przyszedł czas się z tym zmierzyć, by optymalnie paraboliczne zwierciadło wielkości ok. 3m średnicy, czyli 7m^2 kierować w stronę Słońca.

    andre65 napisał:
    W załączniku programik, który pozwala podglądnąć sobie położenie dla dowolnie wybranego położenia geograficznego oraz podanej strefy czasowej. Wykorzystany tutaj został algorytm VFP z uproszczonymi danymi do najbliższego okresu kilkudziesięciu lat.


    Ten algorytm VFP to skrót od czego, bo coś słabo skanowanie internetu pod tym hasłem idzie?
    Chcę się zorientować na ile jest skomplikowany i czy dałoby radę go zaimplementować na AVR.

    Na początek taki kalkulator namierzyłem:
    NOAA Sunrise/Sunset and Solar Position Calculators
    http://www.esrl.noaa.gov/gmd/grad/solcalc/calcdetails.html
    i bazuje na algorytmach z książki:
    Astronomical Algorithms, by Jean Meeus.

    Eventualnie przeliczę na kompie i stablicuję w zewnętrznym EEPROM na I2C.
    Dzięki temu sam eprom mogę przygotować na PC i bezpośrednio wgrać tam dane po I2C.
    Wystarczy zmienić kostkę z danymi i AVR ukladu do pozycjonowania według nowych danych będzie pozycjonował czaszę...
    Tylko kwestia sensownego algorytmu wyliczania azymutu i elevacji w zależności od położenia geograficznego i czasu w UTC....
    Update: Wygląda na to że ta książka z algorytmami astronomicznymi jest świetna i nie powinno być większych problemów z zaimplementowaniem ich w C.
    Podstawa do konwersja daty i czasu do tzw. Julian day:
    Cytat:
    $ ./sun
    Launch of Sputnik 1 time is: 1957-10-4.810 (2436116.310 JD)
    TEST: Time: 2000-01-1.500 (2451545.000 JD)
    TEST: Time: 1987-01-27.000 (2446822.500 JD)
    TEST: Time: 1987-06-19.500 (2446966.000 JD)
    TEST: Time: 1988-01-27.000 (2447187.500 JD)

    Ciekawe do ilu KB uda się zoptymalizować kod w C na AVR do wyliczenia w czasie rzeczywistym azymutu i elevacji dla Słońca ;)

    Ten link generalnie wystarcza, aby w miarę sensownie oszacować położenie Słońca oraz wyliczyć wschody i zachody Słońca z uproszczonych algorytmów NOAA Solar Calculator:
    http://www.esrl.noaa.gov/gmd/grad/solcalc/solareqns.PDF

    I tak powinno być lepiej niż położenie paneli na dachu pod kątem.... takim jak płaszczyzna dachu w pozycji kompletnie nie projektowanej i optymalizowanej do energetyki słonecznej.

    Udało się na pdstawie tych algorytmów szukania Słońca ustawić antenę satelitarną, bo o godzinie 12:20 dzisiaj Słońce było zgodnie z wyliczeniami na pozycji azymutowej HotBird'a 13*E i nawet miało zbliżoną elewację w okolicy 35*, przy 32* satelity w tych współrzędnych geograficznych :D
    Technologia kosmiczna i chyba ta matematyka nawet działa, skoro udało się trafić satelitę za pomocą zegarka ;)

    Testy oprogramowania pod Linux przebiegły pomyślnie i otrzymano podobne wyniki położenia Słońca (w czasie rzeczywistym z systemowego zegara UTC):
    Cytat:
    $ ./sun
    SUN is: 2014-03-10.390 09:22:04 UTC (2456726.890 JD) lat: 50.***N lon: -21.***E Sun azimuth: 155.192 Sun elevation: 32.399 Day of the year: 69

    do tych z kalkulatora z tej cytowanej wcześniej przez innych strony:
    Sterowanie obracanym kolektorem słonecznym
    Pozostało zoptymalizować to oprogramowanie pod kątem uruchomienia na AVR, tak czy inaczej Linux już poprzez jakiś interface np. ethernetowy kabel RJ-45 z optoizolowanego portu równoległego PC może sterować czaszą i pozycjonować zwierciadło paraboliczne w stronę Słońca ;)
  • #50
    elsat1
    Poziom 13  
    A może by tak wykorzystać energię cieplną do pozycjonowania kolektorów słonecznych ?
    Myślę że pomysłów będzie dużo. Może pojawi się pomysł na jakiś nowy typ siłownika UFO do napędu ?
    Proponuję na początek nie przykładać większej wagi do kosztów. W dalszych projektach będziemy myśleć jak obniżać koszty.
  • #51
    jotko
    Poziom 20  
    Witam
    ad
    Cytat:
    A co ma zrobić układ, jeśli oba tranzystory znajdą sie w cieniu, bo przyszła chmura, albo zaszło słońce?
    można to programowo ogarnąć , np po czasie jeżeli nie ruszył kolektor a wiemy że powinien ruszyć to przepychamy go do przodu o konkretną ilość impulsów .

    Polubiłem Arduino więc prosze spojrzeć tu Arduino Solar Tracker with ServoMotor

    Lub ten link http://www.instructables.com/id/DIY-Solar-Tracker/

    Pozdrawiam

    Dodano po 33 [minuty]:

    A spójrz kol szelton na program który popełniłem kilka lat temu na LOGO.

    Czy Twój program pracował w praktyce?
  • #52
    Danas3
    Poziom 11  
    Rzuuf napisał:
    Należy znaleźć proporcję, między nakładami a korzyściami.
    Błąd ustawienia kolektora do słońca o 15 stopni kątowych powoduje zmniejszenie oświetlenia o 4%, a błąd 30° daje stratę 14%.
    O ile na temat 14% można podjąć dyskusją (takie błędy się uzyska zmieniając ustawienie co 4 godziny), to strata 4% jest raczej niezauważalna (korekcja ustawienia co 2 godziny).
    Tu kalkulator elewacji i azymutu słońca: http://stud.pam.szczecin.pl/~pastupam/satel/az/sunaz.html .
    Maksymalna elewacja słońca (czerwiec) to ok. 61°, a minimalna to 14°. Ustawienie "sztywne" na 37° daje stratę przy położeniach skrajnych po 9%, może nie warto się o to "bić"? Można ustawić panel nieco niżej, aby strata na elewacji w zimie była mniejsza, gdyż w lecie mamy i tak dłużej słońce?


    Jeśli mogę zapytać to skąd są te dane ? Chodzi mi o źródło bo to ciekawe i bardzo upraszcza cały system.
  • #53
    Rzuuf
    Poziom 43  
    Danas3 napisał:
    ... skąd są te dane ...
    Kalkulator z funkcjami trygonometrycznymi, lub tablice matematyczne funkcji sinus i cosinus. Chyba klasa 4 ?
  • #54
    Danas3
    Poziom 11  
    cytat: Błąd ustawienia kolektora do słońca o 15 stopni kątowych powoduje zmniejszenie oświetlenia o 4%, a błąd 30° daje stratę 14%

    To są dane z 4 klasy? Albo z kalkulatora z funkcjami trygonometrycznymi? Ja nie pytałem jak to się liczy bo IMO to nie są wyliczenia tylko szacunki. Ja pytam według jakiego źródła otrzymuje się wynik: 30° odchyłki od prostopadłej do PV i strata 14% ? Chodzi mi o to czy jest jakaś literatura (nie Wikipedia z całym szacunkiem dla Wikipedii tylko na "Nią" nie mogę się powołać bo by mnie pan profesor z klasy wywalił) według której fotony inaczej wpadają na panel (rzadziej w sensie mniej gęsto czy jakoś w warstwie zewnętrznej PV następuje odbicie które jest źródłem strat czy może inne straty mniej lub bardziej cieplne).
  • #55
    Rzuuf
    Poziom 43  
    To się liczy!
    "Uzysk" energii jest proporcjonalny do sinusa kąta padania światła na panel.
    Jeśli słonko świeci prostopadle do powierzchni panela, to uzysk jest maksymalnym czyli 100% (inaczej: sin90°= 1).
    Jeśli kierunek promieni jest nieco skośny (powiedzmy: odchylenie 10°), to kąt padania jest 90°-10° = 80°, a sinus 80° jest 0,985 - czyli o 1,5% mniej, niż maksimum.
    Dla odchyłki o 20° strata jest większa, bo sin 70° jest 0,94, czyli strata jest 6%.

    Czy teraz to jasne?
  • #56
    Danas3
    Poziom 11  
    Jasne! Super dzięki za wyjaśnienie. Cały czas myślałem, że tam jest więcej zależności ale nigdzie nie mogłem trafić na opis na przykład wykonanych pomiarów. Znalazłem opis badania w którym były dwa panele, jeden zwrócony cały czas w stronę źródła światła (taki wzorzec gdyby natężenie się w danej chwili zmieniło) a drugi obracany pod założonym kątem i z pomiarów wynikało, że zależność jest bardziej skomplikowana ale to już nieistotne. Otrzymałem odpowiedź i bardzo za nią dziękuję i pozdrawiam.