VZOR_CLANKU_1 str. 1 Ján Hýbl

Slunečnice

Bc. Hýbl Ján, SPŠ a VOŠ Kladno, hybl@spskladno.cz

13. 11. 2007

Abstrakt: Cíl tkví v základním seznámení se Slunečnicí a pochopení, čím vlastně je, dále s funkcí tohoto automatizovaného zařízení, s jeho obvodovou a mechanickou realizací a s jeho praktickým využitím, či využitím řídicího systému.

Klí čová slova: Solární panel, energie, rovnovážný stav, Wheatstonův můstek

Seznámení se slune čnicí Automatizované zařízení, schopné samostatně vyhledávat zdroj největší světelné

intenzity, na nějž zároveň směruje solární panely, čímž dosahuje nejvyššího možného energetického zisku pro danou oblast, nese své pojmenování dle obdobné avšak organické přírodní soustavy, jíž naši předci darovali označení helianthus neboli slunečnice. Slunečnice pracuje na principu dvou komparátorů, pro něž jsou překlápěcí impulzy generovány dvojicí Wheatstonových můstků, kde u každého z nich dochází k rozvážení, dávající vzniku kladného či záporného úbytku napětí. Signály z komparátorů jsou zesíleny a přes optočleny ovládají pohony, sloužící k vyrovnávání můstků, neboli k dosažení rovnovážného stavu, při němž jsou úbytky na můstcích, za ideálních podmínek rovny nule (ve skutečnosti se zde uplatňuje hystereze nastavitelná potenciometry, jež udává citlivost zařízení) a solární články se nachází v poloze, kde nabývají maximálního možného energetického zisku. Jak tedy vyplývá, celá ovládací elektronika a do značné části i mechanismus jsou rozděleny na dva samostatné celky a to na horizontální synchronizaci a na vertikální synchronizaci. Taktéž, jak jsme již zjistili, rozdělujeme celou soustavu na dva primární bloky, kde prvním je elektronický blok, jež za pomoci dvou pomaluběžných elektrických motůrků (pohonů) ovládá druhý - mechanický blok. Pro lepší využitelnost, jsou v zařízení integrovány akumulátory, schopné kumulovat získanou energii (aktuální tok energie je zobrazen na integrovaném ampérmetru) a dlouhodobě ji uchovávat pro další využití.

Obr. 1 Slunečnice Obr. 2 Mechanický blok a elektronické motůrky

VZOR_CLANKU_1 str. 2 Ján Hýbl

Obr. 3 Plošný spoj s můstkem, komparátorem a zesilovačem pro horizontální synchronizaci

Obr. 4 Blok plošných spojů

Popis a funkce jednotlivých částí Slune čnice Začneme na první pohled viditelnou částí elektronického bloku a to Wheatstonovým

můstkem, jež je sestaven ze dvou fotoodporů a dvou vhodně vypočtených rezistorů, připojených na jedné diagonále k referenčnímu zdroji a na druhé diagonále ke komparátoru. Pro přibližné naznačení zapojení a postupu výpočtu, jsem využil schématu (Obr. 5Obr. 1) a vztahu (1) pro výpočet úbytku napětí na Wheatstonově můstku z www.elweb.cz.

Obr. 5 Schéma možného zapojení Wheatstonova

(1)

Fotoodpory jsou umístěny ve clonících (Obr. 1) tak, aby na každý dopadalo světelné záření právě z jednoho z požadovaných směrů, čímž dochází k rozvažování obou můstků (horizontálního i vertikálního).

Následující částí je komparátor, jež má napětí na výstupu v případě, přesáhne li úbytek napětí na rozváženém můstku nastavenou hysterezi, a operační zesilovač, jež zvýší amplitudu napětí z komparátoru na hodnotu požadovanou k otevření optočlenů, které přímo řídí otáčky a směr rotoru motorku. Na jednom plošném spoji jsou umístněny dva komparátory a dva operační zesilovače pro horizontální pohyb a na druhém totožném plošném spoji, jsou umístněny dva komparátory a dva operační zesilovače pro pohyb vertikální viz Obr. 6. Optočleny pro pohyb vertikální i horizontální jsou umístněny na jednom plošném spoji, jak vidíme na Obr. 7.

VZOR_CLANKU_1 str. 3 Ján Hýbl

Obr. 6 Schéma řídicího bloku horizontálního je totožné se schématem řídicího bloku vertikálního

Obr. 7 Schéma výkonového bloku, na nějž jsou připojeny elektromotorky

Uplatn ění zařízení a závěr Slunečnice poukazuje na možnost značného zvýšení produktivity solárních elektráren,

pokud by došlo k uplatnění automatického směrování solárních článků kolmo k dopadajícímu slunečnímu záření až o 30%, což je reálný odhad, k němuž jsme dospěli při konstrukci tohoto automatizovaného zařízení. Dále je jisté, že by zařízení tohoto typu přispěly v oblastech s nedokonale rozvinutou infrastrukturou a pomohly tak k usnadnění tamního života.

Největším kladem této soustavy je však fakt, že pracuje na analogovém principu, tudíž neobsahuje žádný mikroprocesor a ani zdrojový kód, což přispívá k obvodové jednoduchosti a vlastní energetické ztrátě pouhých 0,4W.

Literatura [1] Ján Hýbl - Michal Procházka - Jan Prager - Jaroslav Mlejnek. Slunečnice, Uživatelská

příručka & konstrukce, princip činnosti. SPŠ a VOŠ Kladno 2007. 14 s.

VZOR_CLANKU_1 str. 4 Ján Hýbl

[2] Elweb.cz, [ONLINE] cit. 8. 11. 2007 dostupné z: <http://www.elweb.cz/galerie_ foto.php?id=198>