Как сделать дешевую гелиоустановку своими руками. Гелиостат своими руками
Как сделать дешевую гелиоустановку своими руками
Экология потребления. Усадьба: Украинский изобретатель Сергей Юрко из Миргорода не только создал своими руками солнечную станцию, предназначенную для получения тепла из солнечной энергии, но и готов бесплатно выслать ее чертежи любому желающему
Украинский изобретатель Сергей Юрко из Миргорода не только создал своими руками солнечную станцию, предназначенную для получения тепла из солнечной энергии, но и готов бесплатно выслать ее чертежи любому желающему. Главной особенностью гелиоустановки является ее цена. Один квадратный метр станции обойдется примерно в 10 евро, а это в 15-20 раз дешевле, чем в случае с другими солнечными коллекторами.
В создании устройства использовались распространенные недорогие материалы: пенополистирол, дерево, стальной прокат. В качестве фокусирующих зеркал применялась металлизированная лавсановая пленка. Благодаря своей стоимости применение станции обходится дешевле газового отопления. При этом вода без особых проблем нагревается до температуры кипения даже в самые лютые морозы. Более подробно о станции изобретатель пишет в своем блоге.
Чтобы получить чертежи данной гелиоустановки, достаточно написать Сергею на электронную почту [email protected]. Стоит отметить, что изобретатель принципиально отказался от патентования, аргументируя это тем, что в эпоху бесплатной информации и Интернета торговля патентами устарела. При этом Сергей надеется, что его изобретением заинтересуются сотни мелких производителей, которым не будет тесно на рынке, ведь в дешевом солнечном тепле нуждаются сотни тысяч частных домов. опубликовано econet.ru
econet.ru
Конструкция гелиостата | Техника и Программы
В устройствах, называемых экваториальными следящими системами, угол наклона оси к земле поддерживается постоянным. В связи с этим при смене времен года будет происходить постоянное снижение эффективности фотоэлектрического преобразования. Для получения максимальной эффективности необходимо вводить дополнительную регулировку угла наклона.
Удобство введения регулировки зависит от конкретной установки. Изменять величину полярного угла нецелесообразно, иначе пропадает сам смысл подобного следящего устройства. Поэтому необходимо подстраивать угол, под которым солнечная панель прикрепляется к оси.
Было бы полезно иметь солнечную следящую систему, способную отслеживать положение солнца в двух плоскостях, т. е. двухосевую следящую систему. Следящую систему с двумя степенями свободы часто называют гелиостатом.
Термин гелиостат часто используется для обозначения конструкций с солнечными батареями, однако это отчасти неверно. На самом деле гелиостат — это смонтированный на верхней поверхности опоры отражатель (зеркало) с приводом от мотора, который следит за солнцем и отражает его свет постоянно в одно и то же место. Поскольку именно гелиостат следит за солнцем, познакомимся с его работой поближе.
Гелиостат из-за сложности процесса движения, как правило, размещается на вертикальной опоре и приводится в движение азимутальной следящей системой. Азимутальная следящая система отличается от экваториальной по ряду существенных признаков.
Во-первых, опоры почти всех азимутальных систем устанавливаются вертикально (рис. 1). Вертикальная опора имеет множество преимуществ перед наклонной, используемой для полярных следящих систем. Прежде всего в опоре отсутствуют какие-либо напряжения изгиба. Когда же опора наклонена, в месте соприкосновения ее с землей появляется напряжение.
Величина напряжения прямо пропорциональна весу оборудования, размещенного на опоре, и это всегда вызывает определенные трудности. С другой стороны, прямая колонна передает усилие вертикально вниз. Следовательно, если колонна не находится под боковым напряжением, она имеет облегченную конструкцию.
Конечно, встречаются наклонные опоры азимутальных следящих систем (расположенные под углом, равным широте местоположения установки). Но в этом случае их можно отнести к типу экваториальных следящих систем, если даже управление ими осуществляется в двух различных плоскостях.
Такой тип следящих систем в основном используют астрономы. И хотя телескоп поворачивается вокруг двух осей, постоянно используется лишь полярный привод. Угол места телескопа часто устанавливается лишь один раз.
Азимутальные следящие системы отличаются от экваториальных главным образом тем, что они одновременно отслеживают объект в двух различных плоскостях. Поэтому для привода требуются два мотора. Один мотор перемещает приемник солнечного излучения в горизонтальной плоскости, другой — в вертикальной. Нет никакого фиксированного положения или ориентации. Без каких-либо ограничений азимутальная следящая система может указывать в любую точку небосвода в любой момент времени.
Рис. 1
Очевидно, что для обеспечения подобного диапазона перемещений требуется более сложное устройство, нежели простой часовой механизм 2). Часто таким сложным движением управляет компьютер.
Конечно, в нашей следящей системе нам не нужен компьютер, однако некоторыми свойствами компьютерной логики мы воспользуемся. С помощью уникальной комбинации обычной тени, отбрасываемой предметами, и электронной логики мы сможем получить необходимые команды управления для слежения за Солнцем. Я считаю «мозгом» следящей системы светочувствительную головку вследствие ее особых свойств и формы. Сначала обратимся к механическим аспектам солнечного датчика. На рис. 2 головка показана в разобранном виде, а на рис. 3 — в собранном.
Чувствительная головка состоит из непрозрачного основания, в центре которого расположены четыре светочувствительных датчика. В нашем устройстве использованы для этой цели инфракрасные фототранзисторы.
Фототранзисторы разделяются двумя тонкими металлическими полукруглыми перегородками, в которых до середины выпилены пазы, что позволяет обеспечить соединение, как показано на рис. 2. Подобная конструкция предпочтительнее устаревшей картонной. Отметим, что каждый транзистор находится в своей отдельной секции.
Если вы расположите устройство, как показано на рис. 3, то все фототранзисторы, кроме одного (ближайшего к нам), скроются из виду. Эта ситуация эквивалентна наиболее привычному рабочему положению устройства при освещении. Другими словами, один датчик улавливает солнечные лучи, в то время как другие находятся в тени. Воспользуемся этим явлением.
Расположим чувствительную головку так, чтобы ее перегородки были ориентированы в направлениях север — юг и восток — запад, как показано на рис. 4 Каждая секция с фототранзистором помечена буквами А, В, С, D. Теперь рассмотрим различные варианты взаимного положения чувствительной головки и солнца.
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Проделаем что-то вроде упражнения по чтению карты. Когда солнце находится в направлении на север по отношению к чувствительной головке, оно освещает секции А и В. Солнечные лучи, падающие на чувствительную головку с востока, будут детектироваться фототранзисторами В и С. Если солнце находится на северо-востоке, свет будет попадать лишь на фотодатчик В.
Теперь идея понятна. Подобное рассмотрение справедливо для любых направлений падающих лучей. Читателю представляется возможность подробно разобрать все эти случаи.
Информация, поступающая с этих четырех датчиков, используется следящей системой для отслеживания движения солнца по небосклону. Именно здесь используется компьютерная логика Но для нее необходимо подготовить исходные данные.
Эту задачу решает схема, представленная на рис. 5. Для упрощения рассуждений сведем ее к блок-схеме.
Не вдаваясь пока в детали, достаточно сказать, что, когда фототранзистор Q1 не освещен, на выходе микросхемы IС2А имеется напряжение высокого уровня. То же самое справедливо для фототранзисторов Q2, Q3 и Q4: если они не освещены, на соответствующих выходах микросхемы /С2 имеется высокий потенциал. Именно эти четыре выходных сигнала будут использоваться для управления двумя моторами.
Логическая задача управления решается микросхемой IСЗ. Она состоит из четырех элементов И-НЕ, объединенных в одном корпусе (все четыре элемента работают независимо друг от друга). Если на оба входа элемента И-НЕ подать высокий потенциал, на выходе установится напряжение низкого уровня.
Рис. 5
Чтобы понять, каким образом микросхема IСЗ преобразует эти беспорядочные данные в команды управления, рассмотрим пример. Предположим сначала, что на всех выходах интверторов IC2 имеется высокий потенциал (что соответствует темному времени суток). Затем допустим, что лучи утреннего солнца попадают в секцию А, освещая фототранзистор Q1. В результате на выходе IC2 устанавливается низкое напряжение.
На выходе IСЗ появится напряжение высокого уровня. Вспомним, что на выходе элемента И-НЕ будет присутствовать высокий потенциал, пока на обоих входах отсутствует большое напряжение. Звучит непривычно, но это — отрицательная логика. Выходным напряжением элемента И-НЕ управляется полевой транзистор МОП-структуры с У-образными канавками, в цепи стока которого включено реле. Реле срабатывает, когда на выходе логического элемента появляется высокое напряжение. Всего в схеме четыре формирователя и четыре реле.
Контакты реле включены таким образом, что реле RLI и RL2 управляют одним мотором, а реле RL3 и RL4 — другим. Тогда по сигналу с фототранзистора Q1 микросхема IСЗА включит реле RLI.
При замыкании контактов реле RL 1 на мотор подается напряжение, и азимутная следящая система поворачивается в северном направлении, потому что, если свет падает на Q1, солнце должно быть на севере. Так осуществляется поиск солнца системой.
Однако снижение выходного напряжения /С2А также приводит еще к одному результату. На выходе микросхемы /СЗС (вход которой подключен к выходу /С2А) устанавливается высокий потенциал, и срабатывает реле RL3. Логическая схема /СЗС вполне справедливо «решила», что солнце находится к западу от секций В, С и D, и начинает поворачивать систему в западном направлении.
В результате одновременно оба мотора перемещают устройство в северо-западном направлении, поскольку именно там находится солнце.
Освещение транзистора Q4 будет соответствовать среднему положению солнца между северным и южным датчиками чувствительной головки. Как только это произойдет, на выходе микросхемы IC2D установится напряжение низкого уровня, а на выходе микросхемы IСЗВ — напряжение высокого уровня и сработает реле RL2. Оба вывода мотора подключаются к одному и тому же полюсу источника питания, и мотор остановится. В то же время следящая система продолжает поиск солнца в направлении на запад. Направление на солнце находится, когда оба транзистора, Q2 и Q3, освещаются его лучами. В результате срабатывает реле RL3 и мотор ориентировки системы в направлении восток —■ запад останавливается .
Когда освещены все четыре датчика, то включаются все четыре реле и моторы не работают. Чувствительная головка обнаружила солнце и теперь точно направлена в его сторону. Любое смещение солнца из этого положения вызовет затенение по крайней мере двух датчиков и повторное срабатывание логической схемы.
В рассмотренном выше примере солнце всходило на северо-западе, что, конечно, невозможно. Тем не менее подобное допущение было сделано, чтобы проиллюстрировать широкие возможности следящей системы гелиостата. Совершенно не важно, где взойдет солнце. Следящая система найдет это направление.
При объяснении принципа действия логической схемы специально не рассматривались важные особенности преобразования сигнала. Проделаем это теперь.
При функционировании схемы имеют место определенные явления. Каждый из четырех фототранзисторов работает независимо от других, поэтому процесс преобразования сигнала происходит четырехкратно. Тем не менее будем считать, что все четыре канала работают идентично, и целесообразнее рассмотреть работу только одного из них.
Сначала свет преобразуется в электронный сигнал. Преобразованием света в электричество занимается фототранзистор. Чем больше света падает на фототранзистор, тем больший ток протекает через него.
В эмиттерной цепи транзистора включен резистор, на котором при протекании тока создается падение напряжения. Падение напряжения на резисторе прямо пропорционально протекающему току, который в свою очередь пропорционален интенсивности света. Следовательно, большая засветка вызывает увеличение напряжения.
С эмиттерного резистора напряжение подается на неинвертирующий вход компаратора напряжения. Опорное напряжение приложено к инвертирующему входу. Когда напряжение, поступающее с эмиттерного резистора, превышает опорное, на выходе компаратора появляется напряжение высокого уровня. Если напряжение на эмиттере ниже опорного, на выходе компаратора появляется напряжение низкого уровня.
Работа схемы определяется величиной опорного напряжения. Как было показано в гл. 17, необходимым свойством следящей системы является возможность определения уровня интенсивности солнечного излучения, целесообразного для практического применения. Это можно сделать с помощью опорного напряжения.
Поскольку напряжение на эмиттерном резисторе является функцией интенсивности солнечного света, по величине этого напряжения можно судить о том, что интенсивность излучения достигает практически приемлемого уровня. Этот уровень определяет компаратор: входное напряжение превосходит опорное, достигнут необходимый световой уровень. Таким образом, реле не может сработать, пока напряжение на эмиттере не превзойдет значение, соответствующее минимальному уровню интенсивности солнечного излучения.
Более того, на все компараторы подается опорное напряжение от одного и того же источника, и, следовательно, одна установка напряжения действует на все компараторы. При увеличении порога срабатывания одного канала увеличивается порог срабатывания всех остальных.
В выходном каскаде компаратора стоит транзистор с открытым коллектором, к которому для снятия выходного сигнала необходимо подключить нагрузочное сопротивление. Для согласования с входом элементов И-НЕ и по логике работы выходной сигнал компаратора пропускается через инвертор.
Если вы сразу воспользуетесь приводимыми рекомендациями, изготовление чувствительной головки не составит труда.
Затеняющие секции изготовляются из тонкого металла, например из листа алюминия. Вырежьте из него круг диаметром около 10 см. Затем разрежьте его на два полукруга одинаковых размеров и формы.
Определите середину прямого края полукруга и восстановите из этой точки перпендикуляр до пересечения с полукругом. Отметьте середину перпендикуляра, она должна находиться на расстоянии 2,5 см от края. Проделайте эти операции с обоими полукругами.
Отложите одну из деталей, чтобы не перепутать. Сделайте надпил в одной из деталей от основания (прямого края) до отметки середины перпендикуляра. В другой такой же детали проделайте подобный надпил, но на этот раз от внешнего (закругленного) края в направлении центра до отметки середины перпендикуляра. Посмотрите, как это сделано на рис. 2.
Соедините детали вместе, как показано на рис. 3. Самое плотное соединение можно получить, если пользоваться ножовкой с толщиной режущей кромки полотна, равной толщине металла. Полотно с мелкими зубчиками дает более тонкий разрез.
Основание головки можно сделать из дерева, пластмассы или металла. Хотя лучше всего использовать металл, его труднее обрабатывать. В качестве основания берется круглый диск диаметром около 10 см, соответствующим размеру диска, используемого для изготовления затеняющих секций. Расчертите основание на четыре равных сектора, как при разрезании торта.
Ножовкой пропилите по этим линиям небольшие канавки глубиной по крайней мере 0,8 мм или более (как позволяет материал), но не глубже, чем на половину толщины. По окончании вы должны получить крестообразную решетку с пересечением в центре круглого основания. Вид канавок должен напоминать перекрестие прицела в телескопической винтовке, такое же тонкое и аккуратное.
Просверлите в каждом квадранте по отверстию диаметром 6 мм как можно ближе к перекрестию канавок (рис. 4). Тем не менее между канавками и отверстиями необходимо оставить некоторый зазор. Теперь все готово, чтобы прикрепить секции к основанию Алюминиевые детали можно склеить эпоксидным клеем. Детали из другого металла можно спаять. Помните, что конструкция не рассчитана на какую-либо нагрузку, и, следовательно, самое важное, чтобы отдельные части головки были прочно соединены друг с другом.
Однако следует помнить, что в результате нагрева конструкции солнечными лучами появятся напряжения. В связи с этим нежелательно использовать материалы с различными коэффициентами теплового расширения и покрывать краской уже готовое собранное изделие.
Вставьте фототранзисторы в соответствующие отверстия и приклейте их. Коллекторные выводы подключаются к общему источнику питания, поэтому их можно соединить вместе. При использовании металлического основания общие выводы можно подсоединить к нему, поскольку основание служит «землей» и экранирует головку от внешних помех.
Наконец, необходимо закрыть устройство от воздействия неблагоприятных погодных условий прозрачным колпаком. Предпочтительнее использовать стекло, поскольку оно долговечнее. Подобный колпак можно найти в отделе сувениров или зоомагазине. Лучше сначала приобрести прозрачный колпак, а затем подогнать под него размер основания и секций. Приклейте защитный колпак к основанию жидким стеклом.
Электронная часть схемы выполнена с применением печатного монтажа. Размещение деталей приведено на рис. 6, рисунок печатной платы — на рис. 7 и 8. Заметьте, что печатная плата двухсторонняя.
Из-за наличия реле печатная плата имеет достаточно большие размеры. Используются стандартные реле типа двухполюсного переключателя в прозрачном корпусе. Контакты рассчитаны на ток 10 А при переменном напряжении 125 В.
Рис. 6
Тем не менее ограничивающим фактором является не тот постоянно протекающий ток, который выдерживают контакты реле, а ток, который они могут прерывать Поэтому для увеличения предельных коммутируемых токов две пары контактов включаются последовательно.
Известно, что при размыкании контактов возникает электрическая дуга. Она вызвана э. д. с. самоиндукции, возникающей при разрыве цепи питания электромотора. В цепи переменного тока дуга быстро пропадает при реверсировании направления электрического поля. Однако в цепи постоянного тока дуга может поддерживать себя достаточно долгое время. Предотвратить образование дуги можно увеличением расстояния между контактами и скорости их разъединения.
Рис. 7
Рис. 8
При последовательном соединении контактов реле суммарное расстояние между разомкнутыми контактами удваивается и увеличивается скорость их разъединения. Следовательно, реле может коммутировать нагрузку, превышающую паспортное значение.
Реле обычно поставляется вместе с соединительным разъемом, что очень полезно для согласования с моторами следящей системы, поскольку реле выпускаются на различные стандартные напряжения питания в диапазоне от 6 В постоянного или переменного тока до 120 В.
Я советую не припаивать реле непосредственно к плате, а соединять через разъемы, тогда можно подобрать реле с любым напряжением питания. Для удобства шина питания реле изолирована от плюсового провода питания. Для подключения реле к «плюсу» источника питания просто припаяйте перемычку, как отмечено на схеме.
Если используются реле с напряжением питания более 60 В постоянного тока, необходимо подобрать полевые транзисторы, выдерживающие большие напряжения (они выпускаются на напряжение свыше 400 В). Не забудьте также заменить и диоды D1 — D4 на диоды, рассчитанные на большее напряжение, и никогда не используйте диоды с реле, питающимися от переменного тока.
Другая часть устройства, требующая особого внимания,— это эмиттерные резисторы R1, R2, R3 и R4. Маловероятно, что вы сможете найти четыре фототранзистора с настолько близкими характеристиками, что напряжения их эмиттеров совпадут при одинаковой освещенности. Для компенсации разброса параметров необходимо подобрать значения эмиттерных резисторов.
Номинал в 1 кОм — это лишь ориентировочное значение резисторов при наладке, и его необходимо подбирать более точно. Имейте в виду, что величина сопротивления может зависеть от температуры.
Проще всего подобрать величину сопротивления, заменив постоянный резистор переменным. Начните с величины сопротивления 1 кОм. При освещении чувствительной головки светом с различными уровнями интенсивности можно получать определенную таблицу значений напряжения. Не пытайтесь заменить солнечное освещение светом лампы накаливания. Фототранзисторы чувствительны к инфракрасному излучению и по-разному реагируют на эти источники света.
Если при измерениях обнаружится, что один фототранзистор реагирует слишком быстро на изменение освещенности, уменьшите величину резистора. Однако при этом необходимо снизить сопротивление всех резисторов, чтобы сохранить нормальную работоспособность схемы. В конечном счете вы найдете значения, при которых компараторы по сигналам, поступающим от соответствующих фототранзисторов, будут срабатывать при одинаковом уровне света.
Рис. 9
Замерьте полученное значение сопротивления переменного резистора и замените его постоянным того же номинала.
Регулировкой VR1 изменяют уровень срабатывания. Во многих случаях нет необходимости устанавливать этот порог слишком низким, иначе система слежения будет бесполезно расходовать энергию. Имея определенные элементы, вы, возможно, захотите подрегулировать уровень срабатывания схемы.
Хотя данная следящая система обладает самым широким углом обзора среди всех самоделок, описанных в этой книге, все же она может с наступлением ночи остановиться в неудобном положении. В этом случае возможна потеря нескольких утренних часов, пока система не начнет реагировать на возросший уровень освещенности.
Если это вам не нравится, сделайте так, чтобы следящая система возвращалась в нейтральное положение после того, как все реле обесточатся. Эту задачу может решить простая логическая схема. Лучшее начальное положение — среднее, указывающее на полуденное небо.
Список деталей
Резисторы
R1, R2, R3, R4 — см. текст
R5, jR6—10 Ом
R11, 12, R13, R14—10 кОм
ѴR1—50 кОм, переменное сопротивление
Конденсаторы
С1, С2, СЗ, С4—0,01 мкФ дисковые
С5, С6, С7, СП, С12—0,1 мкФ, дисковые
С8—100 мкФ, 16 В
С9, C10—10 мкФ, 16 В
Полупроводники
D1, D2, D3, D4—1N4002
IС1—LM339
IС2—CD4049
IСЗ—CD4011
IС4—7812, стабилизатор напряжения
Q1, Q2, Q3, Q4—T1L414, фототранзисторы
TR1, TR2, TR3, TR4— IRF-511, МОП-транзисторы
Остальные элементы
RL1, RL2, RL3, RLA — реле фирмы Potter Brumfield, модель 1995 (Radio Shack 275-218)
Литература: Байерс Т. 20 конструкций с солнечными элементами: Пер. с англ.— М.: Мир, 1988 год.
nauchebe.net
КОНТРОЛЛЕР ПОВОРОТА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ
Попросил недавно друг собрать ему "гелиостат" для ориентации солнечной панели за солнцем, под использование небольших моторов. Схема была взята из просторов интернета, проверена авторская плата, работает. Но я нарисовал также свою печатную плату, покомпактней, в которой резисторы и конденсаторы можно ставить планарного типа SMD.
Схема гелиостата
Далее идёт описание схемы от автора. Это устройство использует импульсное регулирование и автоматически способно ориентировать солнечную батарею по наилучшей освещенности. Принципиальная схема состоит из тактового генератора (DD1.1, DD1.2), двух интегрирующих цепей (VD1R2C2, VD2R3C3), такого же числа формирователей (DD1.3, DD1.4), цифрового компаратора (DD2), двух инверторов (DD1.5, DD1.6) и транзисторного коммутатора (VT1—VT6) направления вращения электродвигателя М1, управляющего поворотом платформы, на которой установлена солнечная батарея.
С подачей питания (от самой солнечной батареи или от аккумулятора) генератор на элементах DD1.1, DD1.2 начинает вырабатывать тактовые импульсы, следующие с частотой около 300 Гц. При работе устройства сравниваются длительности импульсов, сформированных инверторами DD1.3, DD1.4 и интегрирующими цепями VD1R2C2, VD2R3C3. Их крутизна меняется в зависимости от постоянной времени интегрирования, которая, в свою очередь, зависит от освещенности фотодиодов VD1 и VD2 (ток зарядки конденсаторов С2 и СЗ пропорционален их освещенности).
Сигналы с выходов интегрирующих цепей поступают на формирователи уровня DD1.3, DD1.4 и далее — на цифровой компаратор, выполненный на элементах микросхемы DD2. В зависимости от соотношения длительностей импульсов, поступающих на входы компаратора, сигнал низкого уровня появляется на выходе элемента DD2.3 (вывод 11) или DD2.4 (вывод 4). При равной освещенности фотодиодов на обоих выходах компаратора присутствуют сигналы высокого уровня.
Инверторы DD1.5 и DD1.6 необходимы для управления транзисторами VT1 и VT2. Высокий уровень сигнала на выходе первого инвертора открывает транзистор VT1, на выходе второго — VT2. Нагрузками этих транзисторов являются ключи на мощных транзисторах VT3, VT6 и VT4, VT5, которые коммутируют напряжение питания электродвигателя М1. Цепи R4C4R6 и R5C5R7 сглаживают пульсации на базах управляющих транзисторов VT1 HVT2. Направление вращения двигателя меняется в зависимости от полярности подключения к источнику питания. Цифровой компаратор не позволяет одновременно открыться всем ключевым транзисторам, и, таким образом, обеспечивает высокую надежность системы.
С восходом солнца освещенность фотодиодов VD1 и VD2 окажется различной, и электродвигатель начнет поворачивать солнечную батарею с запада на восток. По мере уменьшения разницы в длительностях импульсов, вырабатываемых формирователями, будет уменьшаться длительность результирующего импульса, и скорость поворота солнечной батареи плавно замедлится, что обеспечит ее точное позиционирование. Таким образом, при импульсном управлении вращение вала электродвигателя можно передавать платформе с солнечной батареей непосредственно, без применения редуктора.
В течение дня платформа с солнечной батареей будет поворачиваться вслед за движением солнца. С наступлением сумерек длительности импульсов на входе цифрового компаратора окажутся одинаковыми, и система перейдет в дежурный режим. В этом состоянии потребляемый устройством ток не превышает 1,2 мА (в режиме ориентации он зависит от мощности двигателя).
Аккумулятор гелиостата используется для накопления энергии, вырабатываемой солнечной батареей, и питания самого электронного блока. Поскольку электродвигатель включается лишь для поворота батареи (на короткое время), выключатель питания не предусмотрен. Данная схема ориентирует солнечную батарею в горизонтальной плоскости. Однако при ее позиционировании следует учитывать географическую широту местности и время года. Если дополнить конструкцию блоком вертикального отклонения, собранным по аналогичной схеме, можно полностью автоматизировать ориентацию батареи в обеих плоскостях.
Для защиты фотодиодов от избыточного облучения применен зеленый светофильтр. Между фотодатчиками помещают непрозрачную шторку. Ее закрепляют перпендикулярно плате с таким расчетом, чтобы при изменении угла освещения она затеняла один из фотодиодов. Подробнее читайте в статье в прилагаемом архиве. Общий вид печатной платы:
После сборки проверил работу прибора - всё срабатывает как надо, при засвете одного и второго светодиода срабатывает мотор по часовой и против часовой стрелки.
Радиатор несколько великоват, столь большого размера не требуется, но другу такой понравился, потом сказал порежет на две половины для двух готовых плат, тестирует пока, поскольку с мощностью моторов ещё не определился.
Эти радиаторы всё сняты с блоков питания АТХ, у меня их много накопилось, а люди всё несут и несут. Разработка - И. Цаплин. Сборка и испытание схемы - Igoran.
Форум
Обсудить статью КОНТРОЛЛЕР ПОВОРОТА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ
radioskot.ru
Гелиоустановка для подогрева воды и теплиц своими руками (чертежи) | Своими руками
Реклама
Давно мечтал заиметь солнечный подогреватель воды для хозяйственных нужд. Начал потихоньку подбирать водопроводные трубы 6/у и тройники, еще даже не представляя толком всей конструкции.
Нагрев воды солнцем
А тут в городской квартире потек плоский стальной радиатор (все сантехники и продавцы его знают как ПСД-1280). Поставил новый, а старый рабочие предложили сдать в металлолом. Но я посмотрел на него и понял: вот же она, солнечная батарея!
Правда, низ радиатора проржавел в нескольких местах, и заварить его можно было только тонкими электродами или с помощью специального сварочного аппарата. Короче, морока.
И тогда я перевернул его вверх ногами – теперь дырки будут выпускать воздух при заполнении радиатора водой. Решение пришло, а все остальное было уже делом техники. Изготовил короб (рис. 1) буквально из полугнилых досок толщиной 20 мм и размером 1380×680 х160 мм (дно тоже из них сколотил). Внутри проложил по стенкам два слоя бросового картона, установил и закрепил болтами сам радиатор, а в качестве ножек использовал два бруска (8). Короб, кстати, был окрашен на заводе в коричневый цвет, поэтому я не стал его дополнительно покрывать темной краской. «Солнечную» стенку короба сделал из стекла 5 мм.
После этого на верхний патрубок радиатора навернул уголок на 3/4 дюйма (3) – вот и заливная воронка, в которую входит поливочный шланг. А на нижний патрубок навернул тройник (5) такого же диаметра с бочонком (4) для переливной трубки. Для слива горячей воды служит кран с патрубком (7).
Когда заливаемая вода начнет вытекать из переливной трубки, сразу снимаю поливочный шланг. В радиатор входит полведра воды.
На солнышке всего за полчаса она нагревается до 70-80°. А за час -целое ведро.
Ссылка по теме: Солнечные батареи (коллекторы, гелиосистемы) для нагрева воды в частном доме
Если на улице жара под 30°, то от воды пар идет -почти кипяток, руки можно обжечь. Если в начале эксплуатации вода ржавая, то потом она светлеет и вполне пригодна для полива растений, стирки одежды, мытья посуды. Супруга сначала скептически отнеслась к моей идее, а теперь говорит: «Да, вполне нормальная штука». Так как подогреватель на участке поначалу негде было установить, я водрузил его на ящик, где «квасится» перегной. Потом смотрел-смотрел, да так и решил все оставить.
Итог: вся арматура у меня имелась в хозяйстве, и на изготовление подогревателя из отходов я не затратил ни копейки! Но вообще-то, даже если покупать для этой цели новый радиатор, он обойдется очень недорого, поэтому затраты окупятся очень быстро.
Солнечная «батарея» и нагрев теплицы
Короче, как вы уже поняли, проблему с горячей водой для хозяйственных нужд я решил. Но аппетит-то приходит во время еды. и однажды, любуясь своим агрегатом, я неожиданно придумал, как на его основе сделать настоящую гелиоустановку. Да-да! Такое устройство можно применять даже для подогрева теплиц. Тут тоже все очень просто (рис 2).
В основе конструкции похожий короб, но уже 2 м в длину, 30 см в ширину и 1,5 м в высоту (в принципе, чем больше, тем лучше, но мне пока хватает и такого). Поскольку старые доски уже кончились, я его сделал из фанеры, которую в целях предохранения от влаги покрасил. Изнутри тоже утеплил картоном, стекло взял оконное. Обогревательный элемент – окрашенный лист тонкого железа.
В коробе имеется перегородка для естественной циркуляции воздуха по всему объему. А для его подачи в теплицу из гелиоустановки и обратного отвода в нее я использовал металлические гофрированные трубы (1 и 4). Их удобно монтировать, но они тонкие, и поэтому мне пришлось их утеплять (это, впрочем, несложная работа).
Еще одно замечание: со временем я понял, что чем быстрее будет происходить циркуляция воздуха, тем лучше. И врезал в верхнюю трубу небольшой вентилятор (3). В принципе, его можно оборудовать системой автоматического отключения на ночь (как это делается, знает любой электрик).
При использовании такой гелиоустановки быстрее разогревается воздух в теплице, а потом и грунт. А если обить ее изнутри поливинилхлоридной пленкой (она абсолютно прозрачна), то уже в начале марта можно сеять зелень вовсю.
Невольно возникает вопрос: почему дачники не занимаются своими теплица ми? А если и занимаются, то кое-как, и сажают то поздно, то по принципу «что получится, тому и будем рады». Вот я прошлой осенью съездил к сестре в Среднюю полосу. Супруг ее, плотник по профессии, ходит из угла в угол, делая вид, что делает что-то, а у самого нет даже простого примитивного парника, не говоря уж о нормальной полноразмерной теплице, в которой имеются буржуйка и двойное остекление.
Про такую гелиоустановку, как у меня, вообще не говорю. А ведь совместив все это, каких результатов можно было бы достичь! Еще и на продажу бы оставалось, а лишняя копейка всегда кстати.
Но ничего этого большинство владельцев участков не делают. Вы посмотрите в городах, какие прекрасные лоджии и балконы – настоящие оранжереи. Но не зеленеет в них рассада и зелень. Не понимаю. Может мне, старику, кто-либо толком объяснить? Очень хотелось бы.
А у кого есть вопросы по подогревателям, можно мне написать. От вас конверт с обратным адресом. Так же могу помочь эскизами по строительству двойного парника для рассады и ранней продукции – очень выгодная вещь.
Ссылка по теме: Парники и теплицы своими руками
Солнечная установка для подогрева воды и теплиц
©Валерий Горланов г Петрозаводск.
Реклама
Ниже другие записи по теме "Как сделать своими руками - домохозяину!"
Подпишитесь на обновления в наших группах.
Будем друзьями!
kak-svoimi-rukami.com
Бизнес-идея №843. Садовый гелиостат для домашнего пользования
Солнце является одним из главных источников жизни на нашей планете. Каждое утро мы радуемся восходу и первым солнечным лучам. Но, к сожалению, жители некоторых домов и квартир жалуются на недостаток света. К примеру, подобное может случиться, если окна дома или квартиры выходят на северную сторону или если вокруг дома растет много деревьев. В городах такой причиной недостатка солнечного света могут стать дома, расположенные по соседству. В результате жилища, которым не достается солнечного света, становится темным, серым и мрачным. А жить в таком доме или квартире становится просто невыносимо: постоянные депрессии, плохое настроение, недомогание.
За городом от нехватки солнечного света страдают не только люди, но и их приусадебные участки. Собрать хороший урожай овощей, ягод и фруктов без необходимого количества солнечного света просто невозможно. Если вы живете или когда-нибудь были в деревне и посещали сад или огород, то наверняка заметили следующую закономерность. Растения на открытых участках, где света достаточно, дают лучший урожай, чем те, которые находятся в тени.
Даже экологические «зеленые» сферы часто страдают от недостатка солнца. Взять, для примера, солнечные батареи. Для того чтобы они стали бесперебойным источником альтернативной энергии, они должны постоянно находиться на солнце. Но, к сожалению, добиться этого получается далеко не всегда. Одно дело, если такие панели расположены на открытой местности (где-нибудь в пустыне). И совсем другое, когда батареи используются дома, в населенном пункте, где вокруг множество зданий и других элементов, периодически закрывающих солнечный свет в течение дня.
Выше перечислено лишь несколько ситуаций, которые нуждаются в решении. Вернее, нуждались до недавнего времени, пока американская компания Wikoda из Массачусетса не представила уникальную разработку – садовый гелиостат «Sunflower».
[direct]
Для справки. Гелиостатом называют прибор, состоящий из зеркальных панелей. Эти панели приводятся в движение специальными моторчиками. Благодаря этому факту, прибор умеет автоматически поворачиваться вслед за движением солнца. А отраженные зеркалами лучи солнечного света направляются в нужном направлении. Таким образом, можно создать солнечное освещение там, где иным способом оно появиться не может. Первый гелиостат появился в XVII веке во Флоренции, благодаря стараниям изобретателя Борелли из академии «del Cimento».
Раньше гелиостаты применялись, главным образом в промышленности, и очень редко использовались в домашних нуждах. В то же время, можно привести массу ситуаций (о некоторых вы уже знаете), где подобный прибор был бы незаменим даже в домашних условиях.
Представленный компанией Wikoda садовый гелиостат «Sunflower» не только названием (которое переводится как «подсолнечник»), но и внешним видом напоминает самый солнечный цветок – подсолнух. Каждый лепесток является отдельным зеркальным элементом, который может вращаться и выгибаться, независимо от других. Таким образом, прибор следит за движением солнца в течение всего дня, вращается вокруг собственной оси и отражает солнечный свет в нужном направлении (например, на неосвещенное окно).
По словам разработчиков, основное назначение садового гелиостата «Sunflower» — это дополнительное питание солнечных батарей, используемых для домашних нужд. Хотя это вовсе не означает, что его нельзя использовать в собственных интересах. Кто-то пожелает вырабатывать альтернативную энергию, кто-то использует прибор для освещения своего сада или огорода, а кто-то добавит света в своей квартире, направив дополнительный источник света в окна.
Сам гелиостат работает на солнечной энергии, которая накапливается при помощи установленной солнечной панели. Накопленного заряда достаточно для питания световых датчиков и моторчиков, приводящих в движение зеркала. Стоимость прибора приближается к отметке 400 долларов, а комплект креплений обойдется в 50 долларов. Многие решат, что цена завышена. Возможно и так. Хотя тот факт, что гелиостат «Sunflower» позволяет экономить на освещении до 2 долларов в сутки (так сообщают разработчики), позволяют закрыть глаза на высокую стоимость.
biznesvbloge.ru
Изобретение для сбора солнечного света
Большинство людей, проживающих в городах, где многоэтажные дома стоят слишком близко друг другу, нуждаются в дневном свете, который в некоторых случаях ни при каких обстоятельствах не попадает через окна дома в помещение. В таких ситуациях, люди с утра до вечера вынуждены сидеть дома при включенном свете, что гораздо увеличивает потребление электроэнергии, а значит увеличивается трата денежных средств.
Выходом из такой ситуации может стать использование гелиостата или моторизированного зеркального устройства, которые следят за солнцем и отражают солнечную энергию в виде света в окна вашего дома. До настоящего момента, гелиостаты чаще всего предусматривались для промышленных потребителей. Компания Wikoda предложила производить гелиостаты для бытового использования.
Гелиостат состоит из микропроцессора, сервоприводов и датчиков реагирующих на солнце. Изобретение работает от энергии солнца, никакие шнуры для питания от электричества не потребуются. Устройство обеспечивает такое количество солнечного света, которое эквивалентно 50 обычным 60 ваттным лампочкам.
После установки гелиостата в нужное место, устройство само будет следить за положением солнца в течении всего дня, при этом гелиостат будет принимать необходимое положение, направляя солнечный свет в окна. Помимо окон, солнечный свет может быть направлен на клумбы с цветами, на оледенелые и сырые крыши и тротуары, на место где сушится белье.
Изобретение можно приобрести через сайт компании Wikoda по цене около 400 долларов США.
timerobots.ru
Установка гелиосистемы для отопления своими руками: фото, видео, отзывы
Отопление при помощи Солнца – давняя мечта человечества, периодически страдающего то от избытка солнечной энергии, то от ее недостатка. Гелиосистемы – попытка реализовать это желание на бытовом уровне.
Что такое гелиосистема
В общем случае это устройство, которое позволяет преобразовать солнечную энергию в другой вид энергии. По этому признаку системы классифицируются на два вида.
- Система для теплообеспечения – установка, реализующая технологию солнечного коллектора. Конструкция преобразует световую энергию в тепловую, которая используется для обогрева и организации снабжения горячей водой.
- Системы для энергообеспечения – типичный представитель – солнечная батарея, то есть совокупность полупроводников, преобразующих солнечную энергию в электрическую.
Второй вид более универсален, но как указывается в отзывах, альтернативные источники энергии предпочтительнее использовать для отопления, так как последние требуют меньшей мощности.
Гелиосистема для теплобеспечения состоит из солнечного коллектора, бака-аккумулятора, теплоприемника и собственно системы отопления. Передачу тепла обеспечивает движение незамерзающего теплоносителя.
Коллекторы могут быть двух видов.
- Плоские – панели из абсорбирующего вещества, защищенного солярным стеклом и располагающегося на термоизоляционном слое. Незамерзающая жидкость – антифриз, циркулирует по полиэтиленовым или медным трубкам по коллектору, нагреваясь, и передается в бак. На фото – плоский коллектор на крыше.
- Трубчатый или вакуумный – панель, набранная из трубок. Трубка двойная: внешняя часть прозрачная, внутренняя покрыта абсорбером, между ними находится вакуум. Такой исполнение позволяет сохранить больше энергии – до 95%.
Особенности работы гелиосистемы
Как понятно из схемы устройства, источником энергии в системе является солнце. Отсюда вытекает, что наиболее эффективна гелиосистема летом, когда продолжительность дня и интенсивность солнечного излучения максимальны. В зимнее время эффект устройства имеет минимальное значение.
В силу этой особенности использовать солнечный коллектор в качестве основного источника тепла зимой не рекомендуется. Однако, при небольшой площади здания и высокой степени утепления гелиосистема может поставлять до 30% тепла, тем самым способствуя экономии других отопительных ресурсов.
Увеличить полезность устройства можно, используя его для горячего водоснабжения.
Рабочая площадь
Производительность коллектора зависит от площади его рабочего поля и степени освещения. Площадь определяется на основе летней нагрузки: затраты на горячее водоснабжение, поддержку системы, предотвращающую конденсацию, и так далее. Расчеты можно выполнить своими руками: для этого проще всего воспользоваться онлайн-услугой, указав количество обитателей, уровень потребления горячей воды и угол наклона, под которым возможно разместить панель.
Для отопления в зимний период гелиополе – рабочая площадь аппарата, должно быть в 2– 2,5 раза больше. Более точное значение может установить специалист, учитывающий степень утепления, особенности здания и тому подобное.
Угол наклона
Второй значимый фактор для производительности системы – размещение относительно движения солнца.
- Сторона света – юг, так как при любых погодных условиях большую часть дня солнце расположено на южной стороне небосвода.
- Угол наклона – если есть возможность выбирать расположение, то оптимальный угол – 60 градусов. Это положение обеспечивает максимальное попадание солнечных лучей на поверхность в зимнее время. Если выбора нет, то при наклоне менее 30 градусов рекомендуется установить вакуумный коллектор, так как плоский, судя по отзывам специалистов, себя не оправдывает. На фото – вакуумный вариант.
Принцип действия гелиосистемы
Типовая комплектация содержит 5 обязательных компонентов:
- коллектор – плоский или трубочный;
- насос для подачи воды;
- бак-аккумулятор – в нем собирается нагретая вода;
- контроллер;
- доводчик – как правило, электрический тэн.
Предлагается два способ установки системы.
- Аккумуляция – в этом случае нагретая жидкость подается в бак-аккумулятор, нагревает воду, которая при достижении соответствующей температуры, поступает в подающий трубопровод. В зимнее время нагрев воды недостаточен, поэтому бак дополнительные нагревается и с помощью котла или тэнов.
- Подача в систему отопления – коллектор соединяется водонагревателем, откуда нагретая до нужной температуры вода попадает в бак, а затем в трубопровод. Такой способ соединения более выгоден, когда в системе действует котел отопления, так как в этом случае вода в бак попадает уже теплая, а значит, отопительный котел расходует меньше тепла.
Гелиосистема поддерживает как радиаторную систему обогрева, так и напольную.
Установка гелиосистемы
Производить своими руками монтаж возможно только при наличии нужного опыта. Как правило, самостоятельно выполняются работы по размещению системы на баню или душевые. Коллекторы наиболее удобно располагать на крыше – лучше инсоляция и меньше опасности оказаться в тени объектов, что само по себе представляет и сложность, и опасность для жизни.
- Аппараты размещаются на крыше здания: плоские укладываются на ее поверхности, трубчатые рекомендованы установить на опоры. Дело в том, что снег на плоских аппаратах не задерживается, в то время как с вакуумных его нужно будет очищать.
- Бак-аккумулятор, насос и теплообменник рекомендуется установить как можно ниже, соблюдая те же условия для естественной циркуляции, что и в обычной водяной системе отопления. Если предполагается установить насос, то расположение коллектора не имеет особого значения.
- В качестве теплоносителя рекомендуется использовать антифриз, так как зимой угроза замерзания воды сведет на нет все преимущества солнечного обогрева.
На видео демонстрируется установка коллектора своими руками.
kamingid.ru
