Heliostat je toto zařízení schopné otáčet zrcadlem (v tomto případě solárním panelem) tak, aby navzdory viditelnému dennímu pohybu Slunce neustále nasměrovalo sluneční paprsky v jednom směru.
V tomto článku se seznámíme s tím, jak takové zařízení funguje a jak může být vyrobeno. Tento heliostat je schopen akumulovat sluneční energii, která pak může být použita například k nabíjení mobilního telefonu.
Nářadí a materiály:
- Solární panel Offgridtec 5W 12V;
- stejnosměrný motor V-TEC 6V Mini 25D s převodem 177 ot / min;
- Nastavitelný výkonový modul;
-USB-micro;
- deska s plošnými spoji;
- Tranzistor IRFD 110 - 2 ks;
- Tranzistor IRFD 9120 - 2 ks;
Dvojitý komparátor, DIP-8;
-Metal filmové rezistory: 330 kOhm - 4 ks; 1K -1 ks; 4,7 K - 2 ks;
- potenciometry horizontální, 6 mm, 25 kOhm - 2 ks;
- fotorezistor - 2 ks;
- konektor PCB přímý, 3kolíkový;
- konektor PCB přímý, bílý 2pinový - 3 ks;
-Shrinková trubice;
-Fastery;
-Plywood;
-Wire;
-Laserová řezačka;
-3D tiskárna;
-Solding iron;
- Kleště;
-Nippers;
- Truhlářské lepidlo;
- šroubovák;
- Thermogun;
-Nozhovka;
- vrták do kovu;
- napájení 12 V (nebo 9 V baterie);
-Multimetr;
-Luxmetr (volitelné);
První krok: Teorie
V boji proti změně klimatu hraje nepostradatelnou roli obnovitelná energie. Jednou z výhod obnovitelné energie je to, že neemitují skleníkové plyny. Existuje mnoho různých obnovitelných zdrojů energie, například: sluneční energie, vodní energie, vítr, mořská energie (vlna a příliv), geotermální energie, bioenergie, vodík. Za obnovitelnou energii se považuje zdroj energie, který lze znovu a znovu použít bez vyčerpání a pocházející z přírodních zdrojů. Pokud je pouze jedno procento saharské pouště pokryto solárními panely, bude to stačit k tomu, aby se celý svět zásoboval elektřinou.
Aby bylo možné využívat energii, kterou slunce vysílá na Zemi, musí být přeměněno na jinou formu energie, kterou lze snadněji použít, například na elektřinu.
Ve fotovoltaickém článku je sluneční světlo přímo přeměněno na elektřinu.
Typický fotovoltaický článek je vyroben z polovodičového křemíkového materiálu.Obvykle se tento typ solárního článku skládá ze dvou vrstev křemíku: I) křemík typu n a II) křemík typu p. Solární článek vyrábí elektřinu pomocí slunečního světla.
Krok 2: Příprava součástí
heliostat_all_3mm_comp_v4.svg
Zahnrad.stl
Řezejte všechny části dřeva pomocí laserové řezačky. Tisk zařízení na 3D tiskárně. Odřízněte kus vlákna pro osu (délka asi 1,6 cm).
Nařežte dvě plastové trubky, jednu o průměru 20 mm a délce 40 mm (pro osu) a druhou o průměru 32 mm a délce 2 cm (pro světelné senzory).
Krok 3: Nainstalujte nabíječku
Nyní musíte sestavit nabíječku.
Dva dráty o 22 centimetrech musí být připájeny ke konektoru se dvěma kolíky. Izolujte pájecí místa.
Na zadní straně solárního panelu je montážní krabice. Druhé konce vodičů jsou upevněny ke kontaktům solárního panelu. Při instalaci je nutné dodržovat polaritu.
Nyní musíme připojit solární panel k regulátoru napětí a také k USB nabíječce.
Kabel USB má čtyři vodiče. Potřebujete dvě, černé a červené. Červená se pájí na + výstup regulátoru napětí, černá až mínus. Dalším drátem propojíme solární panel a vodní kontakty regulátoru.
Protože solární článek dodává 12 V a USB zařízení jsou dimenzována pouze na 5 V, musí být regulátor napětí nastaven na 5 V.
Ke vstupním kontaktům regulátoru je třeba připojit zdroj energie a změřit výstupní napětí. V případě potřeby upravte napětí pomocí stavěcího šroubu na hodnotu 5 V.
Krok 4: PCB
Pozice solárního panelu vzhledem ke slunci bude monitorována pomocí dvou světelných senzorů. Otáčení panelu bude prováděno pomocí motoru. To vše řídí elektronický poplatek. Připojujeme desku podle schématu.
Pokud jsou všechny elektronické součásti připájeny k desce plošných spojů, měla by být vyzkoušena jeho funkčnost. Pro zkoušku budete potřebovat napájení, zkušební motor připojený ke 2kolíkovému konektoru a šroubovák. Je nutné zkontrolovat, zda se motor otáčí, zda je do něj přiváděna energie a zda motor mění směr otáčení.
Zapněte desku. Vezměte šroubovák a potenciometr R9 nastavte do střední polohy. Motor by se měl zastavit. Otočením šroubováku v opačném směru zkontrolujte, zda se motorové kolo otáčí také v opačném směru. Pokud vše funguje, nastavte potenciometr do střední polohy a vypněte napájení.
Krok 5: Světelné senzory
Heliostat musí být vždy dokonale vyrovnán se sluncem, aby mohl dostat co nejvíce energie. Je tedy zapotřebí mechanismus, který zajistí, že heliostat bude vždy obrácen směrem ke slunci. Tato podmínka je splněna pomocí fotorezistorů (nebo světelných senzorů). Světelné senzory jsou namontovány nad solárním panelem. Nejprve musíte připojit dvě dřevěné části (jak je znázorněno na obrázku níže) a vložit dva senzory do příslušných otvorů.
Poté vložte celý držák světelného senzoru do kulaté plastové trubky o průměru 32 mm a délce 2 cm. Nyní musíte připojit fotorezistor k desce. Vezměte tři kabely (každý asi 60 cm dlouhý) a připájejte je ke kontaktům senzoru.
Senzory budou připojeny k desce pomocí 3-pinového konektoru.
Krok šest: Motor
Připojte 2-pinový propojovací kabel k motoru. Motor bude zasunut do základní desky heliostatu. Připojení regulátoru napětí k desce
Sedmý krok: montáž opěrné části a otočného mechanismu
Mechanická část heliostatu se skládá ze základny vytvořené ve formě krabičky, na které je namontována otočná základní deska.
Položte základní desku před sebe a ujistěte se, že velký otvor je v pravém horním rohu.Nalepte nohy do rohů podpěry.
Dále musíte na otočný stůl upevnit kola a ozubené kolo. Použité nápravy jsou dráty.
Poté je motor nainstalován a upevněn.
Připojíme solární panel.
Zbývá nainstalovat panel a zajistit elektroniku ze spodní části základny. Nyní je vše připraveno a můžete zkusit nabít mobilní telefon.
