Как стать автором
Обновить

Разработка небольшого солнечного трекера

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение6 мин
Количество просмотров13K
Всего голосов 65: ↑65 и ↓0+65
Комментарии71

Комментарии 71

А как ведет себя панель когда прямого солнечного света нет? Например очень пасмурная погода

Если она очень долго без света, то конечно она направит панели на доступный источник света. Это может быть даже фонарь уличного освещения.

Если честно, ваша задумка с позиционированием на источник света некорректна. Чтобы позиционировать панель точно на Солнце, нужен не датчик света, а часы, калькулятор и вбитые в память GPS-координаты панели. А, ну и знать, где север :) Это и проще, и устраняет ложные срабатывания.
А можно даже и без севера, просто один раз направить панель по минимальной тени на Солнце, а дальше она может сама крутить по часам, все равно не ошибётся.

Позиционирование на источник света лучше
1)источником света может быть не только солнце, но и другие объекты(водная гладь к примеру, а солнце за тучей.) Тот-же фонарь.
2)просто взял, перенёс, поставил, и ничего не надо настраивать.

С жпс и компасом за три копейки тоже ничего настраивать не надо.

Ага, а если там магнитная аномалия? Или наводки от чего-то, ЛЭП к примеру?

ЛЭП не даёт наводок на компас, по крайней мере навигационно-значимых. Проверено многими часами полётов на дронах.

А аномалии... даже не знаю что ответить

Проверено многими часами полётов на дронах.

Потому, что большинство ЛЭП переменного тока.
На ЛЭП постоянного тока проверяли?

Их несущественно мало, так что можно не переживать

Скажите, что вероятнее встретить — ЛЭП постоянного тока или, например, пасмурную погоду? Где наведение на источник света работать не будет, в то же время позиционирование по GPS/компасу работать, во-первых, будет, во-вторых, реально даст эффект, т.к. даже в пасмурную погоду часть излучения от Солнца падает на батареи и пусть КПД батареи падает вчетверо, но все равно что-то она вырабатывает.

ЕСЛИ датчик света не позволяет соориентировать батарею, значит нет смысла её ориентировать.

Почему? В пасмурную погоду, если там не совсем уж густые грозовые облака, ориентация на Солнце тоже даёт плюс несколько процентов КПД.

Что это за такой магический свет, что датчик света не видит разницы освещённости, а солнечная батарея видит?

Обычный свет, только больше рассеянный в атмосфере. Плюс, солнечная батарея собирает энергию в более широком диапазоне частот, нежели видит оптический датчик.

Плюс, солнечная батарея собирает энергию в более широком диапазоне частот, нежели видит оптический датчик.

Если так, то наверное да.

часы работают от электричества. Если электричество пропадёт, часы сбросятся. Как их потом обратно настраивать?

GPS координаты прибивают панель к запрограммированной позиции. Либо надо лепить интерфейс для обновления координат. Можно, конечно GPS-приёмник встрячить, но это уже будет совсем другая цена

Время берется из GPS

можно, но цена такого решения будет сильно дороже при той же функциональности. GPS приёмник стоит, допустим, 20 баксов. Ещё пару баксов за антенну. Плюс компас. 4 фотодиода в пластиковом спец-корпусе — примерно доллар

GPS приёмник стоит, допустим, 20 баксов. Ещё пару баксов за антенну

200 рублей в розницу в Москве вместе с антенной он стоит, и сто рублей компас а-ля HMC5883L. И это уже в "ардуино-подобном" шилде с обвязкой, соответственно, оптом, да если голые чипы для сборки конечного устройства, будет ещё дешевле.

Вот пример:


Тут есть более элегантное решение. GPS. Уж где-где, а в теплице помех для приёма точно не будет. Плюс, мне всё равно нужно рассчитывать восходы/закаты. А для этих астровычислений нужно знать время (дату) и координаты на местности. Так что тут данное решение даёт фору любому другому: никаких менюшек с установками времени/дат, никаких констант в коде с координатами из гугломапсов. Вообще никакого вмешательства человека: подали питание — и коробочка сама разберётся, сколько сейчас времени, где она находится, и когда тут восходы/закаты. Справедливости ради, в скетче установить часовую зону один раз всё-таки придётся :)

То есть, панель будет сканировать весь диапазон доступной сферы перемещения, пока не наткнётся на относительно яркий источник? А если в стороне будет более интенсивный источник света, до которого она не дойдёт?

Нужно учесть временную потерю сигнала, когда солнце скроется за тучами, а потом появится совсем в другом месте. Может и на луну навестись или на какой-нибудь другой случайный яркий источник света

Да, несомненно. Ночью она будет наводиться на луну при текущей реализации.

А технически сложно сделать отсечку по мощности излучения (я не электронщик, поэтому спрашиваю), чтобы оно реагировало только на мощные источники света? Либо по току всей панели, либо по току фоторезисторов. Если же источника света достаточной мощности нет, то команда "стоп", чтобы не тратило энергию. Так же решит проблему с облаками - зашло Солнце за тучи, панель зафиксировалась. Не решает проблему с тем, что вечером панель будет торчать на запад, и утром просто не увидит восход Солнца.

Нет, это очень просто сделать. В этой установке есть делитель напряжения с выхода панелей. По этому сигналу можно ориентироваться.

Пару лет назад у меня была идея об автоматически поворачивающейся солнечной панели. Даже к такой же реализации датчика света пришёл. Только я ещё думал о том, что бы сравнить - сколько панель без поворотов суммарно за день выдала и сколько с поворотами

Слишком просто. =)
Нужно математически рассчитывать положение солнца в зависимости от текущего времени и даты.

Зачем?

Нужно математически рассчитывать положение солнца в зависимости от текущего времени и даты.

Еще широту и долготу вбивать в расчеты надо.

А можно сделать полностью аналоговую систему?

Конечно. У меня мало опыта в аналоговых схемах, потому предпочитаю цифру

Стабилизатор напряжения с сервоприводом — этого типа аналоговая схема. При отклонении напряжения от нормы в ту или иную сторону, в соответствующую сторону вращается электромотор, пока не устранится отклонение напряжения.

Из чистого люопытства: А если сделать матрицу из 3*3 светодиодов накрытых пластиной с отверстием посередине? Тогда можно определять какой больше получает света и соответственно крутить панель.

Я не экспериментировал со светодиодами в качестве датчиков (где-то видел, что так можно). Не могу сказать точно.

Достаточно четырех светодиодов крестом. В той же антенной технике угловые элементы решеток часто отбрасывают по причине их низкой эффективности. Но, возможно, такое решение будет аналогично авторскому. Вообще говоря есть функция чувствительности и при проектировании оптимальных систем выбирают такую конфигурацию, для которой функция чувствительности имеет более крутой наклон, что приводит к лучшему реагированию на малейшие изменений измеряемых величин.

Для такой задачи можно и одним обойтись, просто при включении "крутнуть головой", чтобы определить, в каком направлении больше света падает.

Все верно. Но крутить головой придется периодически весь день без алгоритма пролонгации траектории солнца.

не пытайтесь собрать панели из элементов своими руками — это сложно. Они очень плохо паяются, чувствительны к температурам и крайне хрупкие. Я испортил в своё время 60% элементов при сборке панели. Возьмите лучше готовые.

На видеоканале Креосана есть большой пост, где показана сборка солнечной батареи на всю крышу из китайской отбраковки. Там даже ломаные элементы идут в дело. Естественно, все работы ребята делают сами, не полагаясь ни на каких профи.

Креосан — то такое. Неудачные кадры, где у него не получилось, он просто из видео вырезал, поэтому сложно оценить, сколько элементов они запороли и стоит ли вообще эта работа потраченных усилий.

мне кажется сейчас то проще 2 таких панели поставить на крышу и забыть. Когда голубя или кошку зажует в сочленения будет громко.

Если что-то плохо паяется, то обычно это из-за неправильного флюса, припоя, паяльника.

Есть, конечно, экзотические варианты типа алюминия.

Алюминий с правильным флюсом тоже нормально паяется.

почемуто кажэца, что поворотом в 2х плоскостях панели без поворота вокруг оси точно также можно достичь позиционирования. раз ве что механизм поворота будет более замысловатый.

два замечания: можно сделать систему как на ногах спутниковых антенн. выставив один раз можно обойтись одним приводом. двигаться будет вдоль линии движения солнца.

второе - я почему то всегда думал что датчик положения солнца он больше для удобства и быстрого позиционирования а само направление панелей получается исходя из максимального выдаваемого ей тока. мы же ток оптимизируем а не солнце фотографируем

Спутники висят на одной линии вдоль экватора, поэтому там одна ось прокатывает. А солнце в зависимости от времени года имеет различный подъем над горизонтом.

Решение простое и изящное, но. Не очень хорошо виден масштаб, но я прям вижу, как порыв ветра срезает зубья пластиковых шестерней и выворачивает конструкцию, как зонтик в грозу. Мне так на улице пенокартонный плакат А2 чуть не выломало из рук при переноске внезапным ветром из-за угла дома. Мне кажется, пластик и ремень тут нежизнеспособен - только металлические шестерни напрямую от червяка.

Верно. Шестерни и ремень это плохое решение. Я прибегнул к этому, чтобы не перепечатывать половину установки :(

Изначально хотел стальную трубку посадить прям на редуктор

Хорошая работа проделана. Спасибо за статью. Хочу только добавить, что мгтф действительно гибкий, но абсолютно не устойчив к влаге из-за особенности конструкции изоляции. Может что-то другое рассмотреть?

Ух, я не знал об этом, спасибо. Для практичного применения да -- надо использовать что-то более стойкое к погодным условиям

А так классно! Видно инженера ;)

стоило бы добавить алгоритм борьбы с неравномерным загрязнением датчиков.

например верхние датчики присыпало пылью сильнее нижних, и соотв панель стремится смотреть ниже оптимума.

поэтому после ориентации по датчику стоит покачать панель туда сюда по обеим осям и посмотреть, как меняется ток.

если при любом отклонении он уменьшается, то норм.

если в каком-то направлении он падает, то находим точку максимума и калибруем в этой точке все 4 датчика.

кстати, как панель отработает, если солнце взойдёт сзади?

проводили его за горизонт на западе, а утром оно на востоке.

и реагирует ли датчик на отражённый от снега свет?

Да, согласен с Вами. Это MVP и там достаточно много проблем.

проводили его за горизонт на западе, а утром оно на востоке

По крайней мере во время тестов все было нормально с этим за счет рассеянного света от Солнца, но да -- проблема имеет место быть.

и реагирует ли датчик на отражённый от снега свет

Сейчас всё просто -- если интенсивность отражения выше, то панели повернутся на отражение.

Хотел узнать, а делали замеры на сколько эффективная установка получилась по сравнению с стационарной? Пробывали просто поставить панель на юг например в 45 градусов и сравнить с вашей установкой?

Пока что не удалось провести подобный тест. Надо собрать еще одну панель (стационарную). Панельки еще в пути.

Спасибо за интересную статью!

А у вас не было мысли рассчитывать азимут и склонение Солнца в зависимости от времени суток? Тогда б можно было бы обойтись без датчика освещения совсем.

Пожалуйста. Нет, такой мысли не было. Мне показалось, что датчик самый просто вариант. Давно хотел попробовать такой подход :)

В случае датчиков нет необходимости выдерживать вертикаль основания. Как-нибудь поставили на грунт — трек (в случае двух моторов — Альт-азимутальная монтировка) сам выставит перпендикуляр к солнечным лучам.

Как можно сделать датчик определения точного времени восхода и заката Солнца?

Математически посчитать от текущей даты и координат.

А если координаты не известны?

Тогда данные не будут точны. Из-за особенности рельефа, например.

Значит хотя бы точное время известно?

Тогда вот вариант https://habr.com/ru/articles/687640/

Точное время известно. Правда только UTC+0. Хранится в RTC.

В ссылке, что Вы приложили время восхода вычисляется по порогу освещенности, который день от дня разный из-за туч.

Измеряйте освещенность в ультрафиолете. Ночью его нет.

GUVA-S12SD подешевле будет. На aliexpress продают под названием "измеритель интенсивности солнечного света".

https://mysku.club/blog/diy/89599.html

Ещё есть радио диапазоны.

Приемник будет немного некомпактный :)

Изо дня в день для одного и того же места порог освещенности для начала и конца продолжительности светового дня разный.

Видимо это вызвано разной погодой и конфигурацией облаков, которая меняется каждый день.

Можно убрать солнечные батареи и использовать опорно-поворотную платформу с фоторезисторами как автоматический секстан для Солнца.

Только надо пару энкодеров поставить и электронный компас.

С таким устройством по измерениям высоты Солнца (h) и азимуту (A) и RTC можно мгновенно вычислять широту и долготу.

В любом учебнике 197x-198x по астрономии для ВУЗов есть тригонометрические астрономические формулы для этого.

Ночью же использовать другие формулы для Луны.

Тогда это устройство очень пригодилось бы как вспомогательная навигационная система для кораблей, самолетов, поездов и прочего.
Особенного года глушат GPS.


По такой же схеме из 4х ИК фоторезисторов делали самонаводящиеся головки для ракет, чтобы сшибать самолеты.

Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий