Пристрій стеження за сонцем

Як відомо, ККД сонячної панелі максимальний при попаданні на неї прямих сонячних променів. Але оскільки сонце постійно рухається по горизонту, то ККД сонячних батарей сильно падає, коли сонячні промені падають на панель під кутом. Щоб підвищити ККД сонячних панелей, застосовуються системи, що слідкують за сонцем і автоматично повертають сонячну панель для попадання прямих променів.
У даній статті представлена схема пристрою слеження за сонцем або по-іншому трекер (Solar Tracker).

Схема трекера проста, компактна і ви легко зможете зібрати її своїми руками. Для визначення позиції сонця використовуються два фоторезистори. Мотор включений за схемою H-моста (H-bridge), який дозволяє комутувати струм до 500 мА при напрузі живлення 6-15В. В темряві пристрій також працездатний і буде повертати моторчик на найбільш яскраве джерело світла.

Принципова схема пристрою слеження за сонцем

Як видно на малюнку нижче, схема проста до безобраздя і містить мікросхему операційного підсилювача LM1458 (К140УД20), транзистори BD139 (КТ815Г, КТ961А) і BD140 (КТ814Г,КТ626В), фоторезистори, діоди 1N4004 (КД243Г), резистори та підстроювальні резистори.

Зі схеми видно, що мотор М приводиться в рух при різних значеннях на виходах ОУ IC1a і IC1b. Таблиця істинності:

* або навпаки, залежить від підключення мотора

Транзистори в схемі працюють в парі, по діагоналі, комутуючи +Ve або -Ve до мотора, і змушуючи його обертатися вперед або назад.

Під час зупинки мотора, він продовжує обертатися, оскільки присутній обертовий момент. Внаслідок цього, мотор деякий час генерує потужність, яка може вивести транзистори з ладу. Для захисту транзисторів від зворотної ЕДС в схемі моста використовуються 4 діоди.

Вхідний каскад складається з двох ОУ (IC1) і фоторезисторів LDR та LDR'. Якщо кількість світла, яке потрапляє на них, однакова, то опори фоторезисторів також рівні. Отже, якщо напруга живлення 12В, то в місці з'єднання фоторезисторів LDR LDR' буде напруга в 6В. Якщо кількість світла, що потрапляє на один фоторезистор, буде більшою, ніж на іншому фоторезисторі, то напруга буде змінюватися.

Обмеження (ліміти) від +V до 0V встановлюються чотирма послідовно з'єднаними резисторами і підстраюється 2-ма підстроювальними резисторами. Якщо напруга вийде за межі цих обмежень, то ОУ запустить мотор і він постійно буде обертатися.
Підстроювальний резистор 20K регулює чутливість, тобто діапазон між лімітами. Підстроювальник 100К регулює те, наскільки ліміти будуть симетричні відносно +V/2 (точка балансу).

Налаштування схеми:
1. Перевірте напругу джерела живлення схеми
2. Підключіть двигун пост. струму
3. Встановіть фоторезистори поруч, щоб на них потрапляло однакове кількість світла.
4. Повністю викрутіть обидва підстроювальні резистори проти годинникової стрілки
5. Подайте живлення на схему. Моторчик закрутиться
6. Вертайте підстроювальник 100К за годинниковою стрілкою до тих пір, поки він не зупиниться. Відмітьте цю позицію.
7. Продовжуйте вертати підстроювальник 100К за годинниковою стрілкою до тих пір, поки мотор не почне обертатися в іншу сторону. Відмітьте цю позицію.
8. Розділіть кут між двома позиціями навпіл і встановіть там підстроювальник (це буде точка балансу).
9. Тепер вертайте підстроювальник 20К за годинниковою стрілкою до тих пір, поки мотор не почне дергатися
10. Трохи поверніть положення підстроювальника назад (проти годинникової стрілки), щоб мотор зупинився (даний підстроювальник відповідає за чутливість)
11. Перевірте коректність роботи схеми, по черзі заслоняючи від світла один і другий фоторезистори.

Список радіоелементів

Оригінал статті