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

Buduje panel sloneczny obracający się w stronę światła

19 Paź 2017 16:24 1659 30
  • Poziom 4  
    Dzień dobry,

    Buduję panel słoneczny obracający się w kierunku światła. Jest to jeden z moich projektów, który muszę wykonać na studia. Na przygotowanie swojej pracy mam około 2 miesiące, a panel powinien zostać wykonany BEZ UŻYCIA MIKROKONTROLERA.

    Ponieżej opisze swój pomysł na wykonanie panelu, jednakże bardzo bym prosił o opinie i rady.

    1) MECHANIKA
    Bardzo proszę o przeczytanie opisu w oparciu o załączony szkic projektu.
    Na platformie nr 1 będą 2 fotorezystory oddalone od siebie mniej wiecej o 1cm (dalej, bliżej? Jakieś sugestie? Może nie powinny to być fotorezystory z racji ich kapryśnego zachowania wynikającego z różnych czynników, m.in. temperatury.). Czujniki swiatła chcę połączyć z komparatorem, i w zaleznosci od tego, na ktory czujnik pada wiecej swiatła w tę strone powinna obrócić się platforma nr 1 (za pomoca silnika), do momentu zrównania się wartości z czujników światła. Na tej samej zasadzie działać będzie górna część z panelami slonecznymi (platforma nr 2).
    Platforma nr 2 będzie poruszana za pomocą silnika oraz pasków (zaznaczone na rysunku numerem 3).

    ELEKTRONIKA
    Potrzebne jest osobne źródło zasilania np. z baterii 9V -> podłączę ją do generatora relaksacyjnego (chce uzyskać przebieg prostokątny). Aby "wysterować" okres trwania impulsu oraz czas trwania stanu wysokiego i niskiego, można zaprojektować to zgodnie z notą katalogową. -> W następnym kroku podłączamy do naszego generatora licznik (nazwe go licznik1). Licznik1 zlicza stany wysokie z generatora i przykładowo dolicza do 8 po czym daje jedynkę logiczną na wyjściu (czyli po 32s). -> Nastepnie do wyjścia licznika1 podłączamy licznik2 oraz nasz komparator1, który porówna sygnały z czujników i odpowiednio obróci platformę nr 1 (Czy komparator1 i silnik będą działać tylko przez 4s?). Licznik2 w moim przykładzie będzie zliczać 4 impulsy (czyli po 32s*4=128s) a potem poda na wyjście jedynkę logiczną do komparatora2, który porówna sygnały z czujników i odpowiednio poruszy platformą nr 2 (Czyli tutaj też silnik bedzie działac tylko przez 4s?)

    Platformę 1 chcę obracać częściej niż platformę 2.

    Czy coś pominąłem albo popełniłem błąd w rozumowaniu? Czy da się dołożyć jeszcze jakieś komponenty, żeby projekt nie wyglądał zbyt prosto?
    Chciałbym zapytać jeszcze o jedną kwestię.
    Słońce "wstaje" na wschodzie, załóżmy że na start cała platforma 1 i 2 jest ustawiona poprawnie -> po kilkunastu godzinach mamy zachód Słonca i platforma 1 i 2 także jest ustawiona poprawnie (w kierunku zachodzącego Słońca).
    1) Z mojego projektu wynika, że platforma 1 po 32s bedzie sie obracac przez 4s. Zakładając, że silniki bedę się obracać powoli to po 4s platforma nie obroci sie spowrotem w kierunku wschodu (jezeli poprzedniego dnia zakonczyla prace skierowana na zachod). Jak rozwiązać ten problem?
    2)Co proponujecie zrobić żeby panel nie pracował w nocy? Może coś w rodzaju "uśpienia"? Może warto by było pomyśleć o bramce logicznej i kolejnym fotorezystorze z opornikiem tworzącym podzielnik napięcia ?
    Z góry dziękuję za pomoc.
  • FotowoltaikaFotowoltaika
  • Użytkownik usunął konto  
  • FotowoltaikaFotowoltaika
  • Poziom 43  
    Art.B napisał:
    wiemy, gdzie słoneczko wschodzi, a gdzie zachodzi, więc układ napędu powinien być wyposażony w krańcówki, a po spadku natężenia światła poniżej progu (np. fotorezystor za matówką), powinien parkować w położeniu wschodnim z panelami w pionie, w oczekiwaniu na wschód słońca.
    Można to rozwiązać inaczej. Po spadku natężenia światła układ usypia w położeniu jakie zajmował. Po wschodzie słońca budzi się i samoczynnie orientuje na wschód.
    Jak? Fotoelementy są oddzielone pionową przegrodą o wysokości kilku centymetrów. Cień rzucany przez przegrodę na jeden z fotoelementów powinien wystarczyć.
  • FotowoltaikaFotowoltaika
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 43  
    "Na szybko" wykonałem pomiar fotoopornika RPP130 leżącego na stole i oświetlonego bocznym światłem wpadającym przez okno.
    Położenie przed przegrodą ok. 47kΩ za przegrodą ok. 290kΩ
    Dla porównania - fotoopornik umieszczony prostopadle do okna w tym samym miejscu co poprzednio ok. 22kΩ.
    Art.B napisał:
    latem układ może mieć bliżej z zachodu na wschód w prawo niż w lewo, wskutek czego będzie ukręcał kable,
    Niby dlaczego? O kierunku obrotu zadecyduje kierunek padania promieni słonecznych a nie najkrótsza droga obrotu.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 4  
    vodiczka napisał:
    Art.B napisał:
    wiemy, gdzie słoneczko wschodzi, a gdzie zachodzi, więc układ napędu powinien być wyposażony w krańcówki, a po spadku natężenia światła poniżej progu (np. fotorezystor za matówką), powinien parkować w położeniu wschodnim z panelami w pionie, w oczekiwaniu na wschód słońca.
    Można to rozwiązać inaczej. Po spadku natężenia światła układ usypia w położeniu jakie zajmował. Po wschodzie słońca budzi się i samoczynnie orientuje na wschód.
    Jak? Fotoelementy są oddzielone pionową przegrodą o wysokości kilku centymetrów. Cień rzucany przez przegrodę na jeden z fotoelementów powinien wystarczyć.



    dobrze a czy nie bedzie prawie zawsze tak ze w momencie gdy uklad "zaśnie" skierowany na zachód to gdy slonce wstanie na wschodzie cień, który będzie rzucany przez same panele na czujniki będzie powodować brak reakcji układu ?
  • Poziom 43  
    Art.B napisał:
    Słońce wzejdzie na północnym wschodzie oświetlając silniej prawy ("zachodni") fotorezystor,
    Masz rację, układ powinien po zakończeniu dnia zaparkować w położeniu "wschodnim", zbliżonym do wschodniego a przynajmniej w neutralnym "południowym"
    Moje uproszczenie byłoby możliwe gdyby pozorny ruch słońca był mniejszy niż 180°.
    eskulapa555 napisał:
    a czy nie bedzie prawie zawsze tak ze w momencie gdy uklad "zaśnie" skierowany na zachód to gdy slonce wstanie na wschodzie cień, który będzie rzucany przez same panele na czujniki będzie powodować brak reakcji układu ?
    A kto ci każe montować czujniki w cieniu paneli? Jednak jak napisałem wyżej, moja propozycja jest niedobra.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 35  
    Jest jeszcze zależność wysokości słońca w zależności od pory roku.
    Moim zdaniem powinny być (co najmniej) trzy czujniki w rogach trójkąta równobocznego umieszczone w rurkach, rurki wycelowane w "punkt" który będzie śledzony.
    Może łatwiejszym rozwiązaniem były by cztery czujniki, dwa lewo-prawo, dwa góra-dół.
  • Poziom 43  
    niveasoft napisał:
    Umieściłbym kilka malutkich ogniw słonecznych pod kątami które "patrzą" na nasłonecznienie danego regionu kraju/obszaru.
    Wystarczy kilka fotoelementów albo jeden, śledzący niebo niczym radar + dobrze napisany program.
    niveasoft napisał:
    A jak dzień cały zachmurzony to i sensu poruszania nie ma.
    Tu się mylisz. Przy zachmurzonym niebie też ma znaczenie czy panele są nakierowane na słońce czy nie. Sensu nie ma w sytuacji gdy zysk energetyczny uzyskany wskutek przemieszczenia paneli nie będzie większy niż energia zużyta na ich przemieszczenie.
    Marian B napisał:
    Może łatwiejszym rozwiązaniem były by cztery czujniki, dwa lewo-prawo, dwa góra-dół.
    Patrz post#1. Takie są założenia autora tematu.

    Tu bardzo proste rozwiązanie (sterowanie tylko w płaszczyźnie poziomej) :)
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=6470905#6470905
  • Użytkownik usunął konto  
  • Specjalista elektronik
    Myślę, że jak robi się ciemno, to można obrócić panel prosto na wschód, a kiedy Słońce wzejdzie, to się ustawi dokładniej. Fotoelementy nie muszą być zasłaniane, wystarczy je ustawić pod różnymi kątami. I właściwie mogłyby wystarczyć trzy - dwa na jednakową wysokość poniżej "wycelowania" panelu, trzeci powyżej, na azymut taki, jak jeden z tych dwóch - w ten sposób ten "1 z 2" by uczestniczył w dwóch parach, jednej do określenia azymutu, drugiej wysokości.

    Fotoopornik oświetlony bezpośrednio przez Słońce ma trochę mały opór, niewygodny do mierzenia - może lepiej użyć fotodiod? Mają mniejszą czułość, niż fotooporniki, czy fototranzystory, a poza tym nie wzmacniają sygnału, więc pewnie ich czułość mało zależy od temperatury. No i trzeba uśredniać pomiar przez jakiś czas (minutę, może więcej), żeby układ nie zareagował np. na przelot ptaka. Ale jak ptak usiądzie i zasłoni któryś czujnik, to i tak zmyli układ. Może jednak cztery fotodiody (lewa góra, lewa dół, prawa góra, prawa dół), żeby dla każdego silnika mieć dwa sygnały do określania, czy i w którą stronę ma się obrócić - jeśli wyniki są niezgodne, to nie obracać, bo to pewnie ptak siedzi na czujniku.
  • Poziom 43  
    niveasoft napisał:
    Dla mnie zysk jest wtedy kiedy przemieszczenie panelu się opłaca bo jest nadzieja że jeszcze coś zakumulujemy oprócz wydanych na przemieszczenie Watt`ów
    Dla mnie też, napisałem kiedy sensu nie ma (gdy się nie bilansuje) a kolega coś innego:
    niveasoft napisał:
    A jak dzień cały zachmurzony to i sensu poruszania nie ma.

    Kolega zakłada, że nie będzie lepiej czy sprawdził to poruszając ręcznie? Nawet przy zachmurzonym niebie może być zysk, stąd sens poruszania :)
  • Poziom 37  
    Czytam ten wątek od powstania, rozumiem projekt typu "samorozwojowego" czy praca dyplomowa.
    Założenie o braku cyfryzacji w miarę rozwoju wątku upada, predykcja wschodu po zachodzie (zima czy lato???), eliminacja reflektorów pojazdów itd ....przerzutki do komparatora, tam stała czasowo, tu komparator do przerzutnika ... tam wyłącznik do tej stałej czasowej. Na boku 3 tysiące lat po Egipcjanach ustalimy "przydał by się zegarek" itd...

    Dochodzimy do punktu, że rzeźbienie tego w analogach i przerzutnikach jest to antyinżynieria, bo kontroler cyfrowy (system cyfrowo analogowy) jest jedynym harmonijnym rozwiązaniem tematu. Moim zdaniem projekty "antyinzynierskie" to można pod presją zarządu potem robić w pracy zwłaszcza w budżecie ;) a podczas edukacji ma to mieć właśnie taką projektową elegancję. Szkołą (średnia/wyższa) nie może łamać kręgosłupów, ale dać im naturalny szlachetny wzrost.

    Jesli to projekt szkolny, trzeba sobie wyznaczyć granicę co do "targetu" (fajne do pewnego momentu jest założenie "analogowe") , albo renegocjować brak kontrolera cyfrowego (trochę geekowskiego marketingu: nazwać go modułem czasowym *) )

    *) miałem taki w Hyundaiu, kumulowały się w nim tylko i wszystkie zagadnienia czasowe, kiery, wycieraczka, grzanie szyby, łącznie z gongiem ding-dang-dong otwarte drzwi. Były fajne zagadki logiczne "co twórca miał na myśli" jak poleciał bezpiecznik
  • Użytkownik usunął konto  
  • Specjalista elektronik
    Myślę, że kazali to zrobić analogowo, żeby student rozumiał, co robi - na mikrokontroler mógłby wgrać program wzięty z sieci nie rozumiejąc jego działania...

    Dla każdego kierunku są potrzebne po 2 komparatory: dla wysokości jeden z fotodiod lewa-dół i lewa-góra, drugi z prawa-dół i prawa-góra; dla azymutu jeden z fotodiod lewa-dół i prawa-dół, drugi z lewa-góra i prawa-góra. I tylko dla zgodnego sygnału komparatorów należy obracać, inaczej ptak, czy motyl usiądzie, zasłoni fotodiodę i układ skieruje panel w zupełnie złym kierunku.
  • Poziom 37  
    _jta_ napisał:
    Myślę, że kazali to zrobić analogowo, żeby student rozumiał, co robi - na mikrokontroler mógłby wgrać program wzięty z sieci nie rozumiejąc jego działania...

    Art.B napisał:
    Założenia podane przez autora są jasne: brak mikrokontrolera. Nie rozumiem w czym analogówka byłaby tu gorsza. Wydaje mi się, że nawet ma sens dydaktyczny.


    dokładnie tak samo rozumiem zamysł dydaktyczny, i mi się podoba z tych samych względów.

    Art.B napisał:
    @JacekCz nie wiem co widzisz złego w założeniach brzegowych typu: Na półkuli północnej w szerokościach umiarkowanych, słońce wschodzi przez cały rok w zakresie azymutów 45°-135°, więc tam dobrze go rano szukać. Tarcza słoneczna pojawia się i znika w elewacji ok. 0°. Przemieszcza się w ciągu dnia z lewej w prawo. Nawet bez zegara można przyjąć, że noc jest wtedy, gdy jest ciemno załóżmy przez pełne 10min. ....


    Chyba z akceptacją czasu mam największy problem, po drugie asymetrii prawo-lewo (w nocy rozkaz na lewo, a zarazem zawieszenie zasad pozostałych, to dla mnie typowo cyfrowe "if"), że nie wspomnę o zmianie azymutu zima-lato
  • Poziom 4  
    Panowie a może ten mój pomysł z licznikiem nie jest wcale taki głupi?
    Chodzi mi o to, że słońce nie porusza się z jakąś bardzo dużą prędkością wiec czemu by nie dać licznikowi do policzenia np 15min i po tym czasie cała reszta zaczyna sprawdzać czy ustawione są panele poprawnie ?
    Uważacie, że cały czas sprawdzanie czy wszystko jest ustawione poprawnie zużyje mniej prądu niż policz do 15min i sprawdz?
    Może ja źle rozumuje to poprawcie :)

    W sumie myślałem o uniwersalnym projekcie gdzie nie bedzie miało znaczenia na jakiej szerokości i długości geograficznej znajduje się ten panel słoneczny. W sensie poradzi sobie w każdym miejscu na ziemi. Układ kabli ukręcać nie będzie, już ten problem rozwiązałem.
  • Specjalista elektronik
    Do odmierzania dłuższych czasów są takie układy, jak CD4060 (generator + dzielnik 14-stopniowy, z wyjściami ze stopni 4-10 i 12-14, w zasadzie do pracy ciągłej) i CD4541 (generator + dzielnik 16-stopniowy, można część stopni wyłączyć, jest możliwość wyzwalania, żeby odmierzył zadany czas i się zatrzymał).

    Hm... jest nieco istotne, na której półkuli jest ten panel, bo od tego zależy kierunek kręcenia i powrotu, a w okolicy równika przydałby się obrót wokół osi poziomej. A może w ogóle zrobić tak, żeby główna oś obrotu była równoległa do osi Ziemi (ustawianie przy montażu), a oprócz tego mieć przechylanie do 22°?
  • Poziom 36  
    vodiczka napisał:
    ... + dobrze napisany program.

    Nic z tego gdyż:
    eskulapa555 napisał:
    ... panel powinien zostać wykonany BEZ UŻYCIA MIKROKONTROLERA....
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 43  
    Erbit napisał:
    Nic z tego gdyż:

    eskulapa555 napisał:

    ... panel powinien zostać wykonany BEZ UŻYCIA MIKROKONTROLERA....


    To nie była porada dla eskulapa a odpowiedź na offtopoic:
    niveasoft napisał:
    Umieściłbym kilka malutkich ogniw słonecznych pod kątami które "patrzą" na nasłonecznienie danego regionu kraju/obszaru.
  • Specjalista elektronik
    A może kondensator o dużej pojemności (np. 0.1F, albo i ciut większej - goldcap, albo coś podobnego) i dwie fotodiody, zachodnia ładuje kondensator, wschodnia rozładowuje, oraz opornik do powolnego rozładowania kondensatora. Jak napięcie na kondensatorze jest powyżej pewnego wyższego progu - obrót na zachód; jak jest poniżej pewnego niższego progu - obrót na wschód? Uzyska się podążanie za Słońcem i nocny powrót na wschód.

    Korekta deklinacji raz na dobę jest ryzykowna: mogą ją zmylić chmury, które zdeformują rozkład oświetlenia akurat w porze pomiaru.

    I jeśli zechcemy podążania za Słońcem przy lokalizacji poza kołem polarnym, to w dzień polarny wyjdzie kręcenie się w kółko w jedną stronę, a w noc polarną w drugą...
  • Poziom 4  
    _jta_ napisał:
    A może kondensator o dużej pojemności (np. 0.1F, albo i ciut większej - goldcap, albo coś podobnego) i dwie fotodiody, zachodnia ładuje kondensator, wschodnia rozładowuje, oraz opornik do powolnego rozładowania kondensatora. Jak napięcie na kondensatorze jest powyżej pewnego wyższego progu - obrót na zachód; jak jest poniżej pewnego niższego progu - obrót na wschód? Uzyska się podążanie za Słońcem i nocny powrót na wschód.

    Korekta deklinacji raz na dobę jest ryzykowna: mogą ją zmylić chmury, które zdeformują rozkład oświetlenia akurat w porze pomiaru.

    I jeśli zechcemy podążania za Słońcem przy lokalizacji poza kołem polarnym, to w dzień polarny wyjdzie kręcenie się w kółko w jedną stronę, a w noc polarną w drugą...




    Czy ktoś mógłby potwierdzić czy ten pomysł jest dobry ? Bo brzmi tak jakby miał rozwiazać jeden z moich problemów ale czy to nie bedzie tak że ten układ z kondensatorem będzie bardzo szybko rozładowywał baterie ?
  • Poziom 4  
    No tak ale to w sumie sprawa będzie wyglądać tak:
    Z baterii ładuje duży kondensator (czyli tracę sporo energii) tylko po to żeby w nocy go rozładować. Nie mówiąc o tym że przez cały czas za pomocą opornika tak czy siak będę go rozladowywac. Pomysł super tylko straty dla mnie chyba za dużo. Chyba żeby użyć jakiś bramek logicznych i za ich pomocą raz ładować i raz rozładować. Pomysł dobry ale do dopracowania jak dla mnie :p
  • Poziom 30  
    Odnośnie ustawiania panela na wschód po dniu śledzenia to zdecydowanie polecam pozycję na południe. Jeśli rano będzie zachmurzenie i słońce pojawi się dopiero po południu to układ może zaspać ;-) Mam już za sobą troszkę doświadczenia z pozyskiwaniem słonecznej energii i można też nieco poczytać o tym w moim temacie:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=10223299#10223299
    Jest to oczywiście zrobione na uC i rzeźba w analogu o podobnych możliwościach to raczej dla masochistów nie mniej jednak pewne rzeczy spokojnie można zrealizować takie jak cykliczna kontrola nasłonecznienia (bez sensu jest ciągle podążanie za światłem) czy antybłysk aby układ nie reagował na krótkotrwałą zmianę natężenia światła.
  • Specjalista elektronik
    Ma to jakiś sens, i może analogowo będzie łatwiej ustawić się na środek, kiedy nie ma sygnału, ale wymaga zadbania o odpowiednią optykę - o szerokim kącie widzenia - żeby nawet wtedy, gdy Słońce jest gdzieś na północnym wschodzie, panel skierowany na południe "rozpoznał", że to jest wschód, a nie zachód. Albo... czujnik, który cały czas się obraca i znajduje kierunek, z którego dochodzi najwięcej światła - ale to już analogowo będzie dużo trudniejsze.