Альтернативная энергетика развивается все активнее. Наиболее популярное направление на сегодняшний день – использование солнечной энергии. В этой статье мы выясним, что такое солнечный трекер, зачем он нужен, и как его сделать своими руками.
Что такое солнечный трекер
Солнечный трекер (СТ) – прибор, который следит за движением солнца по небосводу. Технически это механическое устройство, автоматически поворачивающееся вслед за солнцем так, чтобы оно (солнце) всегда находилось под постоянным углом к объекту, закрепленному на самом трекере.
Чаще всего трекеры используются в солнечной энергетике. Благодаря им солнечные панели автоматически поворачиваются таким образом, чтобы в любое время суток солнечные лучи падали на них под прямым углом. Это позволяет максимально полно использовать солнечную энергию в течение суток.
Различают два типа трекеров:
- одноосевые;
- двухосевые.
Одноосевые устройства следят только за изменением положения солнца в течение суток. Они поворачиваются по одной оси, потому и называются одноосевыми.
Двухосевые устройства, имеющие две оси вращения, дополнительно учитывают склонение солнца – изменение его угла над горизонтом в течение года.
Очевидно, что второй тип предпочтительнее в плане удобства, но первый проще по конструкции и дешевле. Именно поэтому он более популярен на частных (домашних) электростанциях небольшой мощности.
Как сделать своими руками
Солнечный трекер можно купить, но если вы знаете основы электроники и неплохой механик, то можете это устройство собрать самостоятельно. Конечно, придется найти соответствующие электроприводы (обычно электродвигатели с редукторами) и здорово повозиться с механикой. С электроникой все намного проще. С управлением механизма для поворота солнечных панелей справится несложная схема, к которой подключен фотодатчик, определяющий изменение положения солнца.
Будем считать, что с микроконтроллерами мы не знакомы, и соберем электронную систему управления на дискретных элементах, или, как говорят чайники, считающие себя круто заваренными, «на рассыпухе».
Несмотря на кажущуюся сложность, схема проста в сборке и не требует налаживания. Рассмотрим ее работу. Устройство состоит из тактового генератора, собранного на элементах DD1.1, DD1.2, двух интегрирующих цепей – VD1R2C2, VD2R3C3, двух формирователей сигнала – DD1.3, DD1.4, цифрового компаратора (микросхема DD2) и двух буферных инверторов – DD1.5, DD1.6. Инверторы управляют драйвером, собранным на VT1-VT6, заставляющим вращаться мотор привода поворотной платформы в ту или иную сторону.
Тактовый генератор вырабатывает прямоугольные импульсы частотой около 300 Гц, которые через интегрирующие цепи поступают на компаратор. Его задача – сравнить длительность импульсов, поступающих с каждой из интегрирующих цепей. Длительность же будет меняться при освещении или затемнении фотодиода.
После сравнения сигналов компаратор выставляет низкий логический уровень на выход элемента DD2.3 либо DD2.4. Этот сигнал открывает то или иное плечо драйвера, заставляя мотор вращаться в определенную сторону. Как только оба светодиода окажутся одинаково освещенными, на обоих выходах компаратора установится высокий уровень, драйвер отключит мотор. В таком положении система будет находиться до тех пор, пока один из светодиодов за счет движения солнца не уйдет в тень и постоянная времени его интегрирующей цепи не изменится.
Фотодиоды расположены на поворотном механизме и поворачиваются вместе с ним. Кроме того, они разделены светонепроницаемой перегородкой так, чтобы при суточном движении солнца один из светодиодов затемнялся.
Схема, как вы заметили, предназначена для работы с одноосевым трекером. Если вы решили собрать двухосевую конструкцию, то добавьте еще одну такую схему, а ее светодиоды расположите вертикально, чтобы они отслеживании склонение. Вот один из вариантов размещения светодиодов (в конструкции используются фоторезисторы) в двухосевой системе слежения.
Что касается механики, все зависит от ваших возможностей. Удобнее и проще всего в качестве приводов использовать низковольтные моторы с червячным редуктором. К примеру, такие:
Почему червячный? Во-первых, он имеет большое передаточное число при малых габаритах. Во-вторых, и это главное, такой редуктор невозможно провернуть со стороны червяка. А это значит, что после отключения двигателя панель будет надежно зафиксирована и под своим весом никуда не уедет, провернув редуктор.
Купить такой мотор, а также любой другой – на ваш вкус и под ваши требования, можно на Алиэкспресс. Стоят они недорого, но существенно облегчат построение трекера.
В завершение для примера привожу видео нескольких конструкций поворотных механизмов. Есть даже из досок. Как говорится, было бы желание…
Купить на Алиэкспресс
На AliExpress можно купить не только готовые узлы, включая электронные, для солнечного трекера, но и работающее устройство. Вот несколько ссылок, которые вам, возможно, пригодятся для создания полноценной солнечной электростанции, следящей за источником света.
Модуль слежения за солнцем одноосевой 5В 1.5 А
Готовый модуль со встроенным драйвером двигателя постоянного тока. Напряжение питания модуля – 5-5.5 В, ток нагрузки – 1.5 А. Двигатель в комплект не входит.
Стоимость – 646 рублей.
Профессиональный контроллер солнечного трекера
Мощный микропроцессорный контроллер для управления двухосевым трекером. Оснащен встроенным драйвером с током нагрузки до 15 А. Для гибкой настройки имеет кнопочный пульт и ЖК-дисплей. Напряжение питания – 10-28 В. Комплектуется выносным двухосевым датчиком освещенности.
Стоимость – 6 027 рублей.
Конструктор Smart Solar Tracker
Набор для самостоятельной сборки солнечной станции с двухосевым солнечным трекером на базе Arduino. В комплект входит солнечная панель, фоточувствительные модули, сервоприводы, платы управления, детали для сборки корпуса и пр.
Стоимость – 6 150 рублей.
Складной солнечный трекер
Портативный складной трекер совместим с любыми солнечными панелями EcoFlow и многих других производителей. Отлично подойдет туристам. Увеличивает эффективность панелей на 30%. Корпус механизма пыле- и водонепроницаемый (IP 54). Конструкция трекера двухосевая.
Стоимость – 309 950 рублей.
Мы выяснили, что такое солнечный трекер, каким он может быть и для чего нужен. Согласитесь, тем, кто решил оснастить свое хозяйство солнечной электростанцией, прибавка ее эффективности в 30% будет не лишней.
Сейчас читают:
