Система автоматического позиционирования солнечных панелей
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время проблемы энергетического дефицита, с которыми сталкивается мир, в особенности третьи страны мира, требуют найти альтернативный источник энергии, который бы дополнил обычное ископаемое топливо. Альтернативные источники энергии включают в себя солнечную, ядерную, а также ветер.
Идея преобразования солнечной энергии в электрическую с использованием фотоэлектрических панелей находится в одном ряду с другими возобновляемыми источниками.
Солнечная энергия - это энергия, генерируемая за счет использования энергии солнечного излучения. Солнечное излучение является самым чистым источником энергии, так как практически не загрязняет климат.
К сожалению, солнечная энергетика не отличается высоким коэффициентом полезного действия используемых в ней солнечных элементов, это ограничивает ее применение в регионах, где солнечная инсоляция значительно меняется с изменением времени года. Постоянное изменение угла падения солнечных лучей относительно земли уменьшает мо
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ4
ВВЕДЕНИЕ6
1 общая характеристика элементной базы системы автоматического управления положением СОЛНЕЧНой ПАНЕЛи8
1.1 Состояние вопроса8
1.2 Обзор существующих решений10
2 Разработка системы15
2.1 Разработка структурной схемы15
2.2 Выбор элементов схемы16
2.2.1 Микроконтроллер16
2.2.2 Электроприводы17
2.2.3 Фоточувствительные элементы21
2.2.4 Солнечная панель22
2.3 Разработка электрической принципиальной схемы24
2.4 Программная часть25
2.5 Экспериментальная часть28
2.5.1 Изготовление макета установки29
2.5.2 Отладка макета30
2.6 Оценка перспективности проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения30
2.6.1 Потенциальные потребители результатов исследования30
2.6.2 Анализ конкурентных технических решений31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ35
Приложение А37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Уделл С. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии. М.:Знание, 1980.-88 с.
2. Немков Д.А., Немихин Ю.Е., Матвеев А.В., Одинаев И.Н. Разработка и создание системы слежения за положением солнца. Технические науки в мире: от теории к практике. Ростов н/Д, 2015. С. 35-38
3. Международная научно-техническая конференция "Измерение, контроль, информатизация". АлтГТУ, 2016. Тема доклада: «Управление автономной гибридной солнечной энергетической установкой».
4. Сервоприводы [Электронный ресурс] URL: http://wiki.amperka.ru.
5. Arduino nano [Электронный ресурс] URL: https://3d-diy.ru/wiki/arduino-platy/arduino-nano/
6. Тауц Я. Фото- и термоэлектрические явления в полупроводниках. — М.: ИЛ, 1962. — С. 141.
7. Сравнение монокристаллических и поликристаллических солнечных батарей [Электронный ресурс] URL: http://www.solnechnye.ru.
8. ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация».
9. СанПиН 2.2.4.548–96. «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
10. СН 2.2.4/2.1.8.562–96. «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории застройки».
11. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
12. СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».
13. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03. «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещённому освещению жилых и общественных зданий».
14. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)».
15. ГОСТ Р 12.1.019-2009 ССБТ. «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты».
16. ГОСТ 30772-2001 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения».
17. ГОСТ 12.1.004–91 ССБТ. «Пожарная безопасность. Общие требования».
18. ГОСТ Р 51350-99. «Безопасность электрических контрольно-измерительных
2 Разработка системы
Для формирования рабочей схемы устройства слежения за солнцем необходимо определить параметры системы. В целях демонстрации работы системы не требуется вырабатывать большое количество электричества солнечной панелью, поэтому размер фотоэлектрического полотна будет ограничен мощностью 5 Вт.
Чтобы солнечная панель перемещалась в двух осях, необходимо использовать как минимум два привода. Более детально выбор привода описан в разделе 2.2 данной работы.
Также система должна заряжаться из независимого источника. Аккумулятор должен удовлетворять потребности системы вне зависимости от вырабатываемой панелью энергией.
Функцией управления данной системы может являться алгоритм, заложенный в микросхему, или же программный код, скомпилированный через компьютер в контроллер. Для изучения алгоритмов солнечного трекера лучше выбрать вариант с контроллером, так как он дает больше возможных режимов и более наглядн