|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Máy theo dõi mặt trời. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế Cho đến nay, khi vận hành các tấm pin mặt trời, chúng tôi hài lòng với sự phân tán ánh sáng mặt trời nói chung. Đúng, một số thay đổi theo mùa đã được tính đến, cũng như thời gian trong ngày (hướng theo hướng đông-tây). Tuy nhiên, các tấm pin mặt trời ít nhiều vẫn cố định ở vị trí hoạt động sau khi được tìm thấy. Trong một số trường hợp, chúng tôi thậm chí còn không coi trọng điều này mà chỉ hướng pin về phía mặt trời một cách thô bạo. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm, người ta biết rằng pin mặt trời chỉ tạo ra năng lượng tối đa khi chúng được đặt chính xác vuông góc với hướng tia nắng mặt trời và điều này chỉ có thể xảy ra một lần một ngày. Thời gian còn lại, hiệu suất của pin mặt trời chỉ dưới 10%. Giả sử bạn có thể theo dõi vị trí của Mặt trời trên bầu trời? Nói cách khác, điều gì sẽ xảy ra nếu bạn xoay tấm pin mặt trời vào ban ngày để nó luôn hướng thẳng về phía mặt trời? Chỉ bằng cách thay đổi thông số này, bạn sẽ tăng tổng sản lượng từ pin mặt trời lên khoảng 40%, gần bằng một nửa năng lượng được tạo ra. Điều này có nghĩa là 4 giờ cường độ mặt trời hữu ích sẽ tự động chuyển thành gần 6 giờ, việc theo dõi mặt trời không khó chút nào. Nguyên lý hoạt động của thiết bị theo dõi Thiết bị theo dõi bao gồm hai phần. Một trong số chúng kết hợp cơ chế điều khiển bộ thu bức xạ mặt trời, cái còn lại - một mạch điện tử điều khiển cơ chế này. Một số phương pháp theo dõi năng lượng mặt trời đã được phát triển. Một trong số đó dựa trên việc gắn pin mặt trời trên một giá đỡ song song với trục cực. Bạn có thể đã nghe nói về các thiết bị tương tự được gọi là hệ thống theo dõi xích đạo. Đây là một thuật ngữ phổ biến được sử dụng bởi các nhà thiên văn học. Nhờ sự quay của Trái đất, chúng ta có cảm giác như Mặt trời đang di chuyển trên bầu trời. Nếu chúng ta tính đến chuyển động quay này của Trái đất, thì Mặt trời, nói theo nghĩa bóng, sẽ “dừng lại”. Hệ thống theo dõi xích đạo hoạt động theo cách tương tự. Nó có trục quay song song với trục cực của Trái đất. Nếu bạn gắn pin mặt trời vào nó và xoay chúng qua lại, bạn sẽ mô phỏng chuyển động quay của Trái đất (Hình 1). Trục thẳng hàng với trục quay của Trái Đất.
Góc nghiêng trục (góc cực) được xác định bởi vị trí địa lý và tương ứng với vĩ độ của nơi gắn thiết bị. Giả sử bạn sống ở khu vực tương ứng với vĩ độ 40°B. Khi đó trục của thiết bị theo dõi sẽ được quay một góc 40° so với đường chân trời (tại Cực Bắc nó vuông góc với bề mặt Trái đất (Hình 2).
Xoay pin mặt trời về phía đông hoặc phía tây quanh trục nghiêng này sẽ mô phỏng chuyển động của mặt trời trên bầu trời. Nếu quay pin mặt trời với vận tốc góc quay của Trái đất, chúng ta hoàn toàn có thể “dừng” Mặt trời. Việc quay này được thực hiện bởi hệ thống dẫn hướng cơ khí. Để quay pin mặt trời quanh một trục, cần có động cơ. Tại bất kỳ thời điểm nào trong chuyển động hàng ngày của mặt trời, mặt phẳng của các tấm pin mặt trời lúc này sẽ vuông góc với hướng của tia nắng. Phần điện tử của thiết bị theo dõi cung cấp cho cơ chế lái xe thông tin về vị trí của Mặt trời. Bằng lệnh điện tử, bảng điều khiển được lắp đặt theo hướng mong muốn. Ngay khi mặt trời di chuyển về hướng Tây, bộ điều khiển điện tử sẽ khởi động động cơ điện cho đến khi hướng mong muốn của bảng điều khiển về phía mặt trời được phục hồi trở lại. Đặc điểm của thiết bị theo dõi Điểm mới lạ trong thiết bị theo dõi của chúng tôi không chỉ nằm ở hướng của pin mặt trời hướng về phía mặt trời mà còn ở chỗ chúng cung cấp năng lượng cho “bộ não” điện tử điều khiển. Điều này đạt được thông qua sự kết hợp độc đáo giữa thiết kế và đặc tính điện của thiết bị. Trước tiên chúng ta hãy xem xét các tính năng thiết kế của thiết bị, tham khảo Hình. 3.
Pin năng lượng mặt trời bao gồm hai tấm pin, mỗi tấm chứa ba phần tử, được mắc nối tiếp và được đặt trên các mặt phẳng của vỏ nhựa trong suốt. Các tấm được kết nối song song. Các tấm này được gắn vuông góc với nhau. Kết quả là, ít nhất một trong các mô-đun sẽ được mặt trời chiếu sáng liên tục (tuân theo các giới hạn được thảo luận bên dưới). Đầu tiên, hãy xem xét trường hợp toàn bộ thiết bị được đặt sao cho đường phân giác của góc tạo bởi các tấm hướng chính xác về phía mặt trời. Trong trường hợp này, mỗi tấm pin nghiêng một góc 45° so với mặt trời (Hình 4) và tạo ra năng lượng điện.
Nếu bạn xoay thiết bị 45° sang phải, bảng bên phải sẽ ở vị trí song song và bảng bên trái sẽ vuông góc với tia nắng. Bây giờ chỉ có bảng bên trái tạo ra năng lượng, bảng bên phải không hoạt động. Hãy xoay thiết bị thêm 45° nữa. Ánh sáng tiếp tục chiếu vào bảng điều khiển bên trái nhưng ở góc 45°. Như trước đây, phía bên phải không được chiếu sáng và do đó không tạo ra bất kỳ năng lượng nào. Bạn có thể lặp lại thao tác xoay tương tự sang bên trái, trong khi bảng bên phải sẽ tạo ra năng lượng và bảng bên trái sẽ không hoạt động. Trong mọi trường hợp, ít nhất một pin sẽ tạo ra điện. Vì các tấm pin được mắc song song nên thiết bị sẽ luôn tạo ra điện. Trong quá trình thử nghiệm của chúng tôi, mô-đun đã quay 180°. Do đó, nếu một thiết bị cụ thể được cố định sao cho khớp nối của các tấm pin hướng về phía mặt trời giữa trưa thì đầu ra của pin năng lượng mặt trời sẽ luôn tạo ra điện áp, bất kể vị trí của mặt trời trên bầu trời. Từ bình minh đến hoàng hôn, một số bộ phận của thiết bị sẽ được mặt trời chiếu sáng. Tuyệt vời, nhưng tại sao tất cả điều này? Bây giờ bạn sẽ tìm ra. Hệ thống theo dõi mặt trời điện tử Để theo dõi chuyển động của mặt trời trên bầu trời, mạch điều khiển điện tử phải thực hiện hai chức năng. Trước hết, cô ấy phải quyết định xem có cần thiết phải giám sát hay không. Sẽ chẳng ích gì nếu lãng phí năng lượng để chạy động cơ điện nếu không có đủ ánh sáng mặt trời, chẳng hạn như sương mù hoặc mây che phủ. Đây là mục đích chủ yếu cần thiết của thiết bị được mô tả ở trên! Để hiểu nguyên lý hoạt động của nó, chúng ta hãy chuyển sang mạch điện tử như trong hình. 3. Trước tiên, hãy tập trung sự chú ý vào rơle RL1. Để đơn giản hóa việc thảo luận thêm, giả sử rằng bóng bán dẫn Q1 ở trạng thái bão hòa (dòng điện dẫn) và bóng bán dẫn Q2 không có mặt. Rơle RL1 là một phần tử mạch phản ứng với dòng điện chạy qua nó. Rơle chứa một cuộn dây trong đó năng lượng của dòng điện được chuyển thành năng lượng của từ trường. Cường độ trường tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi dòng điện tăng lên, sẽ có lúc cường độ trường tăng đến mức phần ứng rơle bị hút vào lõi cuộn dây và các tiếp điểm rơle đóng lại. Thời điểm này tương ứng với cái gọi là ngưỡng phản hồi của rơle. Bây giờ đã rõ tại sao rơle được sử dụng để đo cường độ ngưỡng của bức xạ mặt trời bằng pin mặt trời. Như bạn còn nhớ, dòng điện của pin mặt trời phụ thuộc vào cường độ ánh sáng. Trong mạch của chúng tôi, thực tế có hai tấm pin mặt trời được kết nối với rơle và cho đến khi chúng tạo ra dòng điện vượt quá ngưỡng vận hành, rơle sẽ không bật. Vì vậy, chính lượng ánh sáng tới sẽ quyết định ngưỡng phản hồi. Nếu dòng điện nhỏ hơn giá trị tối thiểu một chút thì mạch không hoạt động. Rơle và pin năng lượng mặt trời được chọn sao cho rơle được kích hoạt khi cường độ ánh sáng đạt 60% giá trị tối đa. Đây là cách giải quyết nhiệm vụ đầu tiên của hệ thống theo dõi - xác định mức cường độ bức xạ mặt trời. Các tiếp điểm rơle đóng sẽ bật động cơ điện và hệ thống bắt đầu tìm kiếm hướng về phía mặt trời. Bây giờ chúng ta đến với nhiệm vụ tiếp theo, đó là tìm hướng chính xác của pin mặt trời so với mặt trời. Để làm điều này, hãy quay trở lại bóng bán dẫn Q1 và Q2. Có một rơle trong mạch thu của bóng bán dẫn Q1. Để bật rơle, bạn cần làm ngắn mạch bóng bán dẫn Q1. Điện trở /?1 đặt dòng phân cực mở bóng bán dẫn Q1. Transitor Q2 đại diện cho một phototransistor, vùng cơ sở của nó được chiếu sáng bằng ánh sáng (trong các bóng bán dẫn thông thường, tín hiệu điện được đưa vào cơ sở). Dòng thu của phototransistor tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng. Điện trở R1 ngoài việc cài đặt dòng phân cực cho Transistor Q1 còn được dùng làm tải cho Transistor Q2. Khi đế của bóng bán dẫn Q2 không được chiếu sáng bằng ánh sáng thì không có dòng thu và toàn bộ dòng điện qua điện trở R1 chạy qua đế, làm bão hòa bóng bán dẫn Q1. Khi độ chiếu sáng của phototransistor tăng lên, dòng điện thu bắt đầu chạy, dòng điện này chỉ chạy qua điện trở R1. Theo định luật Ohm, sự gia tăng dòng điện qua một điện trở cố định R1 dẫn đến sự gia tăng điện áp rơi trên nó. Do đó, điện áp tại cực thu của Q2 cũng thay đổi. Khi điện áp này giảm xuống dưới 0,7V, hiện tượng dự đoán sẽ xảy ra: Q1 sẽ mất độ lệch do nó cần ít nhất 0,7V để chạy dòng cơ sở. Transitor Q1 sẽ ngừng dẫn dòng điện, rơle RL1 sẽ tắt và các tiếp điểm của nó sẽ mở. Chế độ hoạt động này sẽ chỉ xảy ra khi bóng bán dẫn Q2 hướng thẳng vào mặt trời. Trong trường hợp này, việc tìm kiếm hướng chính xác cho mặt trời dừng lại do các tiếp điểm rơle mở mạch cấp nguồn cho động cơ. Bây giờ tấm pin mặt trời hướng thẳng vào mặt trời. Khi mặt trời rời khỏi tầm nhìn của bóng bán dẫn Q2, bóng bán dẫn Q1 bật rơle và cơ cấu bắt đầu chuyển động trở lại. Và mặt trời lại tìm thấy chính nó. Việc tìm kiếm được lặp lại nhiều lần khi mặt trời di chuyển trên bầu trời vào ban ngày. Vào buổi tối cường độ ánh sáng giảm dần. Tấm pin mặt trời không còn có thể tạo ra đủ năng lượng để cung cấp năng lượng cho hệ thống điện tử và các tiếp điểm rơ-le mở ra lần cuối. Sáng sớm hôm sau, mặt trời chiếu sáng pin hướng về phía đông của hệ thống theo dõi và hoạt động của mạch lại bắt đầu. Theo cách tương tự, các tiếp điểm rơle sẽ mở nếu độ sáng giảm do thời tiết xấu. Ví dụ: giả sử thời tiết đẹp vào buổi sáng và hệ thống theo dõi bắt đầu hoạt động. Tuy nhiên, vào buổi trưa, bầu trời bắt đầu trở nên u ám và độ sáng giảm khiến hệ thống theo dõi ngừng hoạt động cho đến khi bầu trời quang đãng trở lại vào buổi chiều, và có lẽ cả ngày hôm sau. Bất cứ khi nào điều này xảy ra, hệ thống theo dõi luôn sẵn sàng hoạt động trở lại. Xây dựng Việc chế tạo một thiết bị theo dõi khá đơn giản vì một phần đáng kể của các bộ phận được làm bằng thủy tinh hữu cơ. Tuy nhiên, một điểm rất quan trọng là sự phối hợp các đặc tính của tấm pin mặt trời và rơle. Cần chọn các phần tử tạo ra dòng điện 80 mA ở cường độ bức xạ mặt trời tối đa. Việc lựa chọn có thể được thực hiện thông qua thử nghiệm. Máy thử này khá phù hợp cho mục đích này. Tôi thấy rằng các tế bào hình lưỡi liềm tạo ra dòng điện trung bình khoảng 80 mA. Do đó, trong số tất cả các loại thành phần được giảm giá, tôi đã sử dụng những thành phần này cho thiết bị của mình. Cả hai tấm pin mặt trời đều có thiết kế tương tự nhau. Mỗi phần tử chứa ba phần tử, được kết nối nối tiếp và gắn vào các tấm mica có kích thước 10x10 cm2. Các yếu tố sẽ thường xuyên tiếp xúc với môi trường nên cần có biện pháp bảo vệ chúng. Sẽ rất tốt nếu làm như sau. Đặt pin đã hoàn thiện lên tấm mica đặt trên bề mặt kim loại phẳng. Phủ mặt trên của pin bằng một lớp màng Mylar tương đối dày (0,05-0,1 mm). Làm nóng kỹ cấu trúc thu được bằng đèn hàn để các bộ phận nhựa tan chảy và hàn lại với nhau. Hãy cẩn thận khi làm điều này. Nếu bạn đặt tấm mica trên bề mặt không đủ phẳng hoặc quá nóng, nó có thể bị cong vênh. Mọi thứ sẽ tương tự như việc chuẩn bị một chiếc bánh sandwich phô mai nướng.
Khi hoàn tất, hãy kiểm tra xem miếng đệm có an toàn không, đặc biệt là xung quanh các cạnh của pin mặt trời. Bạn có thể cần uốn nhẹ các cạnh của Dacron khi nó vẫn còn nóng. Sau khi các tấm đã đủ nguội, dán chúng lại với nhau như trong Hình. 5 và kết nối chúng song song. Đừng quên hàn dây dẫn vào pin trước khi lắp ráp thiết bị. Bộ não điện tử Yếu tố thiết kế quan trọng tiếp theo là rơle. Trong thực tế, rơle là một cuộn dây quấn quanh một tiếp điểm sậy nhỏ. Cuộn dây rơle gồm 420 vòng dây đồng tráng men số 36 quấn quanh một khung đủ nhỏ để vừa với tiếp điểm sậy bị nhiễu. Tôi đã sử dụng ống hút cocktail làm khung. Nếu bạn chạm vào các đầu của ống hút bằng một lưỡi dao nóng, các má khung sẽ hình thành, bảo vệ cuộn dây không bị trượt ra ngoài các cạnh. Trở kháng cuộn dây phải là 20-30 ohms. Chèn công tắc sậy vào khung và cố định nó bằng một giọt keo. Sau đó kết nối bóng bán dẫn Q1 và điện trở R1 với rơle. Không kết nối bóng bán dẫn Q2, cấp nguồn từ pin mặt trời và kiểm tra hoạt động của mạch. Nếu mọi thứ hoạt động chính xác, rơle sẽ kích hoạt khi cường độ ánh sáng mặt trời ở mức khoảng 60% cường độ tối đa. Để làm điều này, bạn chỉ cần phủ 40% bề mặt pin mặt trời bằng vật liệu mờ đục, chẳng hạn như bìa cứng. Tùy thuộc vào chất lượng của công tắc sậy, có thể có một số sai lệch so với giá trị lý tưởng. Có thể chấp nhận khởi động rơle ở cường độ ánh sáng bằng 50-75% giá trị tối đa có thể. Mặt khác, nếu bạn không đáp ứng các giới hạn này, bạn cần thay đổi số vòng dây của cuộn dây rơle hoặc dòng điện của tấm pin mặt trời. Số vòng dây của cuộn dây rơle phải được thay đổi theo nguyên tắc sau. Nếu rơle tác động sớm hơn thì số vòng dây phải giảm đi, nếu muộn hơn thì phải tăng số vòng dây. Nếu bạn muốn thử nghiệm thay đổi dòng điện của tấm pin mặt trời, hãy kết nối điện trở shunt với nó. Bây giờ kết nối phototransistor Q2 với mạch. Nó phải được đặt trong vỏ chống sáng, nếu không nó sẽ không hoạt động chính xác. Để làm điều này, hãy lấy một ống đồng hoặc nhôm dài khoảng 2,5 cm và có đường kính tương ứng với đường kính của vỏ bóng bán dẫn. Một đầu của ống phải được làm phẳng sao cho vẫn còn một khoảng trống rộng 0,8 mm. Gắn ống vào bóng bán dẫn. Mạch điều khiển đã hoàn thiện, chứa các phần tử Q1, Q2, R1 và RL1, được đổ đầy cao su lỏng nhằm mục đích bịt kín. Bốn ổ đĩa được xuất ra từ thiết bị: hai ổ đĩa từ các tiếp điểm rơle, hai ổ đĩa từ các tấm pin mặt trời. Để đổ cao su lỏng, hãy sử dụng mẫu giấy dày (chẳng hạn như bưu thiếp). Để làm nó, hãy quấn một tờ giấy xung quanh một cây bút chì và cố định tờ giấy để nó không bị bung ra... Sau khi lớp polyme khô xung quanh sơ đồ, hãy lấy mẫu giấy ra.
Làm việc với thiết bị Thiết bị theo dõi hoạt động khá đơn giản. Đầu tiên, lắp ráp một cơ chế theo dõi đơn giản. Gắn pin của bạn trên một trục quay. Bạn có thể lắp pin vào khung phù hợp, sau đó gắn khung vào đường ống bằng vòng bi ma sát hoặc ổ lăn. Sau đó lắp một động cơ có hộp số để quay khung quanh trục của nó. Điều này có thể được thực hiện bằng nhiều cách. Vì rơle chỉ thực hiện chức năng đóng cắt trong mạch điện tử nên cần có các phần tử chuyển đổi điện áp quay của động cơ điện. Điều này đòi hỏi các công tắc giới hạn nằm ở vị trí cực đoan của khung. Chúng được kết nối theo sơ đồ hiển thị trong Hình. 6. Công tắc giới hạn số 1 được bao gồm trong hình. 6 là sai. Để đảm bảo mạch hoạt động bình thường, các cực của công tắc giới hạn phải được kết nối song song với các tiếp điểm của rơle RL1, nối tiếp với rơle.
Từ hình vẽ bạn có thể thấy đây là một mạch chuyển đổi phân cực đơn giản. Khi cấp nguồn, động cơ điện bắt đầu quay. Hướng quay của nó phụ thuộc vào cực tính của nguồn điện. Tại thời điểm cấp nguồn, rơle chuyển mạch phân cực RL1 không hoạt động do mạch cấp nguồn của cuộn dây bị đứt do các tiếp điểm thường mở. Động cơ điện quay khung về phía công tắc giới hạn số 1. Công tắc này được đặt sao cho khung chỉ tựa vào nó ở vị trí cực hạn khi quay. Tác giả chỉ định các rơle khác nhau theo cách giống nhau trong sơ đồ ở Hình 3 và 6. Để tránh nhầm lẫn trong tương lai, rơle RL1 trong Hình 3 được gọi là rơle sậy của hệ thống theo dõi và các tiếp điểm của nó trong Hình 6 được gọi là tiếp điểm sậy. Rơle RL1 trong Hình 6 mạnh hơn công tắc sậy, với ba nhóm tiếp điểm chuyển mạch. Khi công tắc này đóng, rơle RL1 được kích hoạt, làm thay đổi cực tính của điện áp cung cấp cho động cơ điện và động cơ sau bắt đầu quay theo hướng ngược lại. Mặc dù tiếp điểm cuối số 1 mở lại nhưng rơle vẫn bật do các tiếp điểm của nó bị đóng. Khi khung nhấn công tắc giới hạn số 2, mạch nguồn của rơle RL1 mở ra và rơle tắt. Hướng quay của động cơ lại thay đổi và việc theo dõi bầu trời vẫn tiếp tục. Chu kỳ chỉ bị gián đoạn bởi rơle sậy RL 1 từ mạch giám sát bức xạ mặt trời, mạch này điều khiển mạch cấp nguồn của động cơ điện. Tuy nhiên, rơle RL 1 là thiết bị có dòng điện thấp và không thể chuyển đổi trực tiếp dòng điện động cơ. Do đó, rơle sậy sẽ chuyển mạch rơle phụ, điều khiển động cơ điện, như trong Hình. 6. Các tấm pin mặt trời của hệ thống theo dõi phải được đặt gần cơ cấu quay. Góc nghiêng của chúng phải trùng với góc nghiêng của trục cực và khớp nối của pin phải hướng về phía mặt trời giữa trưa. Mô-đun điện tử được kết nối trực tiếp với thiết bị quay. Định hướng khe của vỏ phototransistor song song với trục cực. Điều này có tính đến những thay đổi theo mùa ở vị trí của mặt trời phía trên đường chân trời. Tác giả: Byers T.
Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024 Bàn phím Primium Seneca
05.05.2024 Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024
▪ Bộ gen của con người đã được xóa sạch HIV ▪ Máy quét nhỏ gọn Brother ADS-1100W và ADS-1600W ▪ Giải quyết vấn đề của máy tính lượng tử ▪ Bộ phận máy in nhiệt cực nhanh với giao diện USB
▪ phần trang web Các thiết bị hiện tại còn lại. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết của André Malraux. câu cách ngôn nổi tiếng ▪ bài báo Tại sao chính phủ Argentina cố gắng hạ giá Big Mac một cách giả tạo? đáp án chi tiết ▪ bài viết Achokhcha dưa chuột. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ bài viết Vecni từ nhựa este. Công thức nấu ăn đơn giản và lời khuyên
Nhận xét về bài viết: Gaya Một kế hoạch hoàn toàn không thể hiểu được. Đâu là “con mắt” trong mạch điện?
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này