Как сделать систему слежения за солнцем
Интересна эта конструкция тем, что для её работы не применяется никаких сложных приборов: компьютеров, GPS трекеров и т.п. Устройству для работы не нужны батарейки или другой источник питания. А запчасти и комплектующие для его изготовления стоят не более 10 долларов. Это довольно простая модель, собранная из обрезков деревянных реек и картона. Но даже такой примитивный вариант хорошо иллюстрирует работу этого солнечного трекера. (Трекер – устройство отслеживания положения чего-либо).
Для чего это нужно? Если у вас есть солнечные панели, то они будут намного эффективнее производить электричество, если вы сможете заставить их следовать за солнцем, когда оно движется по небу. Или вы используете что-то вроде параболического зеркала для нагрева воды в баке. В этом случае важно, чтобы зеркало следовало за светилом, и его фокус не смещался с цели. Именно эту функцию отслеживания положения солнца и иллюстрирует собранная модель.
Идея этого солнечного трекера пришла автору ролика во время просмотра «YouTube» канала «NASA». Там рассматривалась работа космического зонда «Parker». В его конструкции были применены маленькие датчики света, расположенные в «ногах» зонда за теплозащитными светонепроницаемыми экранами. Как только один из датчиков обнаруживал солнечный свет, т.е. зонд повернулся в сторону от солнца таким образом, что тепловой экран больше не защищает датчики, на компьютер посылался сигнал, чтобы отрегулировать положение корабля, и все датчики снова оказались в тени. Таким образом, этот солнечный зонд может автоматически настраивать свое положение, чтобы тепловой экран был всегда обращен к Солнцу. Но это решение NASA в нашей модели получилось значительно упростить.
Что понадобится из деталей?
- Мотор-редуктор N20.
- Солнечная батарея (панель).
Автоматическая система слежения за солнцем без транзисторов и микросхем
Вместо того чтобы использовать датчики освещенности и компьютер для обработки информации с датчиков, здесь применены крошечные солнечные панели для непосредственного запуска небольших электродвигателей. Если одна из солнечных панелей подвергается воздействию солнечного света, она вырабатывает достаточно энергии, чтобы привести в действие один из этих крошечных электромоторов, который вращается на поворотной панели до тех пор, пока солнечная панель не окажется снова в тени, в результате чего двигатель выключится. Всего в модели используются два двигателя – один для поворота в горизонтальной плоскости, а другой для наклона его вверх и вниз.
Двигатели следует использовать реверсивные, т.е. изменяющие направление вращения в зависимости от полярности приложенного к ним напряжения. Каждый двигатель подключен к двум солнечным панелям в одной плоскости так, что его ось вращается в одном направлении, когда одна из панелей освещена, и в противоположном, когда засвечена другая.
Для этого прототипа просто использован кусок картона для создания затенения солнечных панелей. Но это не имеет значения, функция отслеживания работает одинаково со всем, что отбрасывает тень. Необходимо подобрать размер экрана, создающего тень и расстояние панелей от него так, чтобы он закрывал их своей тенью, когда устройство правильно выравнено по солнцу. Но как только солнце смещается на определенное расстояние, тень смещается вместе с ним. Солнечная батарея обнажается, включается один из двигателей и трекер поворачивается за солнцем. Освещенная солнечная панель снова оказывается в тени, она перестает вырабатывать ток для вращения двигателя, и вся конструкция останавливается. Чем дальше эти панели находятся от объекта перед ними, тем точнее этот трекер будет следовать за солнцем, потому что они будут подвергаться воздействию солнечного света под меньшим углом.
Ограничивающим фактором для перемещения панелей очень далеко назад за теневой экран является то, что вечером солнце сядет, а затем, снова встанет на следующий день, на противоположном конце горизонта. И оно будет светить под таким тупым углом по сравнению с тем, куда был обращен солнечный трекер на закате, что ни одна из панелей не будет в тени.
Для предотвращения того, чтобы солнце никогда не светило на все панели одновременно, будет разумным установить между ними вертикальный солнцезащитный козырёк. Достаточно простая модификация, которую стоит внести в эту конструкцию изначально.
Это довольно грубая модель, собранная из кусочков дерева и других отходов. Но идея очень интересна. Возможно, что она пригодится многим людям, занимающимся производством альтернативных источников энергии.
