SunTracker2 第3版,通过调整太阳在天空中的路径来优化太阳系统的能量输出的学习平台

2019年08月14日 作者:suc1247

这是一种光伏(PV)太阳能跟踪控制器原型。太阳能跟踪器调整PV面板方向,使太阳能电池板垂直于太阳,最大化功率输出。增加的功率输出变化,但可以在15%至40%的范围内,这将是实质性的。对于空间有限的地方,增加太阳能电池板尺寸不是一种选择,跟踪可以提供额外的能量。

这个原型,通过跟踪我们天空中的太阳水平运动(方位角)来验证基本功能。这个原型的主要特点是一个大的LED显示环向北自动对准,显示太阳的位置,并用于开发控制器的跟踪功能。

只是想象太阳的运动可以提供对我们通常没有意识到的事物的洞察力,它可以让人感觉到地球自转,速度和绕太阳的路径。

该项目建立了一个太阳能跟踪设备,使太阳能电池板朝向太阳,以增加功率输出。这些系统既存在于商业领域,也存在于制造商领域,但它们并不常见。今天,增加太阳能电池板面积往往更便宜。太阳能跟踪带来了各种挑战:

1.确定太阳在天空中的位置

2.确定是否值得花费对准能量将面板转向太阳

3.机械设计和维护

 

对于第1条,识别太阳位置通常通过使用多向光传感器,挑选天空中最亮的点,或者通过进行位置和特定时间的计算,根据已知的路径和行星的旋转来确定太阳的位置。最后一种方法是提供有关太阳能电池板校准所需的角度距离的见解,这也是该项目选择它作为主要方法的原因。

对于第2条,如果接收的能量超过跟踪所花费的能量,则移动和转动太阳能电池板才有意义。阴天,浅角等已经减少了能量产生,太阳能跟踪需要找到精细的平衡和权衡点,以使其值得。

最后,机械设计和强大的长期操作是另一个问题。

该项目,SunTracker2 第3版重点关注第1点。

 

设计

太阳位置跟踪从固定位置观察者的角度确定太阳位置。

SunTracker2 第3版是太阳方位角的单轴跟踪器。主要功能是双色LED圆圈,将显示相对于北方(红色,中心)的太阳位置(绿色)。另外两个红色LED将显示日出/日落方位角,这限制了日间太阳能跟踪的范围。

SunTracker2 第3版使用磁力计传感器确定北方航向,并补偿局部磁北偏角以确定真北。结合存储在MicroSD卡上的实时时钟和预先生成的一组太阳位置,它显示当前的太阳位置,并驱动可选的Nema步进电机,以便在白天与实际太阳位置对齐。该系统通过32位ARM Cortex M0 +级微处理器Arduino MKRZero进行控制。

 

电路板布局和组件

最终系统

为了更好的日常处理,添加了一个简单的“Sandwhich”式外壳。项目日志告诉里程碑从原型板(R1)到PCB阶段(R2)的视觉进展如何,到达R3,这是如下所示的完全工作原型。图为北调和偏角检查时的太阳能。

可视化

我所在位置的投影方位跟踪范围如下图所示。在下一个SunTracker版本中,我计划添加一个TFT屏幕,它允许实时绘制这些数据。

 

来源:hackaday.io

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