Система автоматической ориентации за Солнцем панелей с фотопреобразователями световой энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Система автоматической ориентации за Солнцем панелей с фотопреобразователями световой энергии



Содержание

Введение

1. Анализ существующих конструкций

2.Описание объекта управления

2.1Функциональная схема устройства

2.2Структурная схема устройства

2.3 Выбор электродвигателя

2.4Определение_передаточных_функций

2.5.Выбор электронных компонентов

2.5.1Микроконтроллер

2.5.2Драйвер двигателя

2.5.3 Датчики уровня освещенности

2.5.4 Концевые датчики

2.5.5 ЖКИ - дисплей

2.5.6.Принципиальная схема устройства

2.5.7Алгоритмы_управления

3.Моделирование системы автоматического управления средствами MATLAB

3.1Исследование непрерывной системы

3.2 Настройка ПИД-регулятора

3.3 Определение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы

3.4 Моделирование цифровой системы

3.5 Исследование цифровой системы на устойчивость

4.Расчет солнечной электростанции для дома

4.1Расчет энергопотребления дома

4.2Выбор постоянного напряжения системы

4.3Компоненты солнечной электростанции
4.4.Расчет затрат, и окупаемости солнечного трекера
4.5.Эфективность использования солнечного трекера
4.6.Сравнение количества вырабатываемой энергии статической и динамической солнечных электростанций.

Заключение

Библиографический список



Введение

Человечеству нужна энергия, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных источников энергии (нефти, угля, газа и др.) конечны. И в связи с указанными проблемами, становится все более необходимым использование нетрадиционных энергоресурсов, в первую очередь солнечной, ветровой, геотермальной энергии, наряду с внедрением энергосберегающих технологий. Среди возобновляемых источников энергии, солнечная энергия по масштабам ресурсов, экологической чистоте и повсеместной распространенности наиболее перспективна.

Солнечные батареи - объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) - полупроводниковых устройств , преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Солнечные батареи являются основным устройством по преобразованию солнечной энергии, находят применение в системах отопления, охлаждения и энергообеспечения жилых и общественных зданий, в технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах, в получении электрической энергии, питающей различные автономные устройства. В стремлении повысить эффективность работы на солнечных установках применяют различные системы автоматического управления навигацией, позволяющие следить за положением солнца и тем самым повышать КПД работы подобных установок.

В данном дипломном проекте исследуется и разрабатывается цифровая система управления приводом платформы солнечной батареи. Принципы работы данной цифровой системы будут положены в основу работы солнечной установки, которая должна функционировать в полностью автономном режиме и вырабатывать электроэнергию солнечными батареями , для обеспечения жилого дома электроэнергией.



1. Анализ существующих конструкций и систем слежения за солнцем

цифровой солнечный батарея электроэнергия

Известно, что солнечные элементы генерируют максимальную энергию, если они располагаются точно перпендикулярно направлению солнечных лучей, а это может случиться только один раз в день. В остальное время эффективность работы солнечных элементов составляет менее 10 %. Значительно повысить эффективность солнечной батареи можно, если снабдить его поворотным механизмом, оснащенным автоматической системой слежения за солнцем.

Система слежения за солнцем - это устройство для ориентирования панели солнечных батарей или для удержания солнечного отражателя или повернутыми к солнцу, подобно гелиостату

Рис.1.1. Положение солнечных батарей в течении дня :
1)утром, 2)днем, 3)вечером

Солнечные установки слежения за солнцем это один из способов повышения производительности солнечных элементов. От солнечной установки слежения за солнцем , требуется высокая точность ориентации солнечных батарей на солнце, чтобы быть уверенным в том, что собранные солнечные лучи падают под углом 90 градусов, и солнечные батарее максимально преобразуют солнечную энергию в электрический ток .

Существует два основных типа поворотных механизмов для солнечных модулей: одноосевые (рис.1.2) и двухосевые (рис.1.3). Одноосевые реализуют поворот солнечного модуля вокруг единственной центральной оси, что довольно удобно для электростанций большого масштаба. Двухосевые позволяют более гибко отслеживать положение солнца, контролируя как азимутальный, так и угол склонения солнца над горизонтом.

Рис.1.2. Одноосевая установка слежения солнечных батарей за солнцем

Рис.1.3. Двухосевая установка слежения солнечных батарей за солнцем

Устройства, снабженные системой слежения за солнцем, также могут различаться по типу и виду используемых датчиков освещённости, принципам функционирования системы управления, конструктивным особенностям. Рассмотрим некоторые типы подобных устройств .

1) Система слежения за солнцем 01ARX1

Система слежения за солнцем для солнечных батарей 01ARX1 (рис.1.4) состоит из: 1)фотодетектора , 2)контролера (рис.1.5), 3)GPS - приемника. Она может работать с одним актуатором (движение по одной оси ) или двумя актуаторами (движение по 2 осям) для поворота панели солнечных батарей вслед за солнцем.

Рис.1.4. Схема системы слежения за солнцем 01ARX1

В качестве актуаторов используются устройства для передвижения панели солнечных батарей 01G360 (рис.1.4 и 1.5).

Рис.1.5. Схема расположения выводов контроллера

Рис.1.6. Устройства для передвижения панели солнечных батарей 01G360(актуатор).

Горизонтальные одноосевые системы слежения обычно используются в солнечных электростанциях и широкомасштабных проектах. Сочетание улучшения энергоэффективности, низкой стоимости и простоты монтажа приводит к значительной экономии. Горизонтальные одноосевые устройства слежения также значительно повышают производительность в течение весны и лета, когда солнце высоко в небе.

Рис.1.7. Внешний вид устройства 01G360.

1) Одноосевая установка слежения солнечных батарей за солнцем(по вертикальной траектории)

2)Двухосевая установка слежения солнечных батарей за солнцем(по горизонтальной траектории)

Вертикальные одноосевые системы вращаются только вокруг одной оси, панели на них закрепляются вертикально под фиксированным, регулируемым или отслеживаемым углом наклона. Такие системы слежения с фиксированным или (сезонно) регулируемым углом наклона подходят для высоких северных широт, где верхняя точка видимой солнечной траектории не очень высоко, но что приводит к длинным летним дням, когда солнце движется по длинной дуге.

Достоинства системы слежения за солнцем 01ARX1 :

1. Возможность установки панелей с солнечными элементами дo 460 Вт (1,72,0 м² - 40кг).

2. Возможность поворота (восток/запад) на 270°.

Технические характеристики установки приведены на Рис.1.8.



Рис.1.8 Технические характеристики системы слежения 01ARX1

2) Солнечная фотоэлектрическая установка компании "Невинпат"

Система автоматической ориентации солнечного модуля батареи на Солнце содержит основной датчик 13 положения, размещенный на второй ступени солнечной батареи (рис.1.9). Датчик 13 положения состоит из затеняющего экрана 14 (рис.1.10) с отверстием 15 и восьми фотоэлементов каскадного типа, четыре фотоэлемента 16 из которых размещены сверху, снизу, справа и слева по наружным сторонам экрана и образуют каналы азимутального и зенитального грубого наведения, вырабатывающие сигналы при изменении положения Солнца. Четыре других фотоэлемента 17 размещены сверху, снизу, справа и слева по внутренним сторонам экрана и образуют каналы точного наведения. Дополнительный датчик 18 положения Солнца состоит из трех фотоэлементов каскадного типа (рис.1.10), подключенных к азимутальному каналу. Этот датчик установлен в верхней части подвешенной рамы 2. Он содержит два фотоэлектрических элемента каскадного типа 19, направленных направо и налево по отношению к основному датчику 13. Третий фотоэлектрический элемент 20 направлен в противоположную от основного датчика 13 сторону и полярность его подключения меняется специальным переключателем при прохождении направления Юг-Север.



Рис.1.9. Схематичное изображение солнечной фотоэлектрической установки, вид сбоку

Рис.1.10. Схематичное представление конструкции : 1)основного , 2) дополнительного датчиков положения Солнца.

Рис.1.11. Схематичное изображение солнечной фотоэлектрической установки, вид сверху

Под цифрами указаны:

1 - базовая рама; 2 - подвешенная рама; 3, 4, 5 - колёса; 6 - неподвижная вертикальная ось азимутального вращения; 7 - привод; 8 - неподвижная горизонтальная ось зенитального вращения; 9 - кронштейны; 10 - Солнечная батарея, состоящая из модулей, содержащих линзы Френеля, концентраторы солнечного излучения и фотоэлектрические преобразователи; 11 - зубчатые сектора; 12 - отдельная солнечная батарея; 13 - датчик положения солнца; 14 - затемняющий экран; 15 - отверстие; 16, 17- фотоэлементы каскадного типа; 18 - дополнительный датчик положения солнца.

3) Поворотный механизм автоматического слежения за солнцем TITAN TRACKER.

Titan Tracker (рис.10) - это рамная поворотная конструкция для модулей солнечных батарей, которая автоматический ориентируется относительно положения Солнца, сохраняя оптимальное положение солнечных батарей под прямим углом падения солнечных лучей.

Рис.1.12. Поворотный механизм автоматического слежения за солнцем TITAN TRACKER

Достоинства солнечной установки TITAN TRACKER:

1)Солнечная установка TITAN TRACKER обладает : двухосевой системой слежения солнечных батарей за солнцем.

2) Достаточная устойчивость под ветровыми нагрузками:, 5 точек крепления каркаса выдерживают порывы ветра до 125 км/ч (20м/с) .

3)Большая платформа для установки солнечных батарей до 219м².

4) Низкая конечная стоимость: экономия материалов (80% стали и 35% бетона) по сравнению со смонтированными недвижимыми системами.

5) Сокращение циклов обслуживания, которое является результатом применения простых по строению материалов выдерживающих очень большие нагрузки при сильных порывах ветра.

8) Точность наведения солнечных батарей на Солнце - около 0,01 градуса. Конструкция системы слежения за солнцем основана на 5 несущих опорах (рис.1.13), одной - фиксированной центральной и четырёх боковых опорных роликовых опор. На опорах закреплены две симметричные рамы для солнечных панелей.

Рис.1.13. Конструкция опор трекера

Благодаря наличию не изгибающихся элементов (таких, как встроенная осевая система), основание системы слежения занимает очень мало места и, следовательно, может быть достигнута существенная экономия материалов (до 35% меньше бетона и до 85% меньше стали), чем у других поворотных солнечных установок.



Рис.1.14. Расход материалов необходимых на изготовление солнечной системы слежения за солнцем

В результате такого выбора материалов получается основание плотностью 1,5 кг/см². Сам трекер имеет запатентованный механизм (рис.1.15), который позволяет адаптироваться к возможным нарушениям в направлении солнечных батарей на солнце, что позволяет избежать возможных ошибок наведения, связанных с неровностями поверхности. Система слежения за солнцем не требует идеального горизонтального уровня и может быть установлен на поверхности с уклоном.

Рис.1.15. Механизм трекера

Рис.1.16:Диапазон автоматического слежения двухосевого солнечного трекера TITAN TRACKER

Установка конструкции Titan Tracker осуществляется при помощи автомобильного крана (рис.1.17).



Рис.1.17. Процесс установки TITAN TRACKER (слева) и общий вид установленных модулей (справа)

Рис.1.18. Вид сверху гелиоэлектростанции на основе модулей TITAN

4) Солнечная установка с поворотным механизмом компании "Русский ветер". Поворотный механизм позволяет ориентировать солнечные модули на Cолнце, что существенно повышает эффективность установки. Поворотное устройство реализуется вместе с солнечным модулем, рис. 1.19.

Рис.1.19. Солнечная установка компании "Русский ветер"

Достоинства:

1) Срок службы солнечного модуля не менее 10 лет.

2) Солнечный модуль исполнен в ударозащищенном варианте. Выдерживает удар градин диаметром 4 см. со скоростью 15 м/сек.

Обслуживание модуля заключается в удалении пыли и снега с поверхности. Модули с солнечными батареями устанавливаются на мачту,для легкого удаления снега или воды с поверхности солнечных батарей , кратковременно увеличив угол наклона модуля солнечных батарей ), так как, достаточно большой слой пыли снижает эффективность работы модуля на 5-7 %. Для повышения КПД желательно периодически поворачивать модуль вслед за солнцем и ориентировать угол его наклона так, чтобы солнечные лучи падали на поверхность под углом около 90 град.

Основной недостаток данной солнечной установки заключается в том, что в ней отсутствует какая-либо система автоматического управления.

Для обоснования целесообразности применения на солнечной поворотной установке какой-либо системы автоматического управления, приведём график зависимости процента вырабатываемой прямой мощности солнечной батареи, теряемой вследствие падения солнечных лучей на солнечные батарей под меньшим углом чем 90 градусов (рис.1.20).

Рис.1.20. Зависимость процента теряемой мощности солнечной батареи от угла падения солнечных лучей на солнечные батарей .



Эффективная, задействованная в выработке электроэнергии, часть фотоэлектрического элемента изменяется с изменением косинуса угла рассогласования панели с солнцем. Небольшие рассогласования могут быть вполне допустимыми вследствие незначительного убытка эффективности. При отклонении солнечных батарей до 8 градусов от падения солнечных лучей под прямым углом потери составляют до 1% вырабатываемой мощности солнечной , а при отклонении солнечных батарей на 25 градусов от прямого угла падения солнечных лучей, потери вырабатываемой мощности солнечной батареи составляют до 10 %. Однако с дальнейшим отклонением от прямого угла падения солнечных лучей (более 30 градусов), начинает теряться уже довольно значительный процент мощности солнечной панели.

Угол рассогласования можно минимизировать, если использовать автоматическую систему наведения солнечной панели.

2. Описание объекта управления

Оснащение солнечной батареи автоматическим поворотным механизмом создает определённые требования к механике установки, электронике и системе автоматического управления. Так, для адекватного отслеживания положения Cолнца необходимо, чтобы система слежения за солнцем имела две степени свободы . В данном проекте это реализуется с помощью использования двух исполнительных механизмов - неподвижного основания и подвижной платформы.

На основе анализа существующих конструкций предлогаю следующее устройство платформы автоматического слежения за солнцем (рис.2.1).

Рис. 2.1. Схема автоматической солнечной установки .

Устройство состоит из неподвижного основания (1) и подвижного диска (2), приводимого в движение приводом горизонтального вращения (3), двух стоек (4), платформы с закреплённой на ней солнечной батареей (5), приводимой в движение приводом горизонтального вращения (6). Для обеспечения обратной связи устройство также включает в себя несколько датчиков уровня освещенности (7) и концевые датчики установленных на подвижной платформе. Кроме основных датчиков уровня освещённости солнечных батарей (7), расположенных по бокам подвижной платформы, присутствует также ещё и дополнительный датчик, закрепленный с обратной стороны платформы. Он служит для измерения рассеянного излучения и исключения его влияния на два других датчика и запуска системы в утренние часы.

Использование в данной конструкции двух приводов, управляющих вращением по горизонтальной и вертикальной осям, наиболее целесообразно как с энергетической, так и экономической точек зрения. Две степени свободы устройства позволяют наиболее гибко реализовывать отслеживание положения солнечных лучей на любой широте, при этом контролируется как угол склонения солнечных лучей над горизонтом, так и угол азимутального вращения платформы с солнечными батареями .

Для реализации поворота подвижной платформы и стоек крепления платформы, к основанию установки в заданном диапазоне вращения применены концевые датчики, расположенные попарно на каждом валу подвижной платформы и стоек крепления платформы, к основанию (рис.2.2 ). Вал (1), доходя до границы диапазона вращения, заставляет столкнуться один из упоров (2) с рычагом (3), вследствие чего рычаг переключает один из концевых датчиков (4).

Рис.2.2. Механизм ограничения сектора наведения для горизонтальной оси.

Мной было проведено проектирование конструкции (рис.2.3) солнечной установки.

Рис.2.3. 3D - модель солнечной установки

2.1 Исполнительные элементы и Функциональная схема устройства слежения солнечных батарей за солнцем

Датчики интенсивности солнечного излучения, представляющие из себя фоторезисторы, установленные на подвижной платформе, измеряют текущий уровень освещённости и передают данные о нём на микроконтроллер Atmega 328. Находящаяся в микроконтроллере программа производит расчёт разности в показаниях отдельных пар датчиков, отвечающих за горизонтальное и вертикальное вращение, и сравнение результатов с задающим воздействием, после чего полученная ошибка в виде управляющего воздействия поступает на базу силового транзистора. Переходя в открытый режим, транзистор открывает путь току через мотор-редуктор, приводящий в движение исполнительный орган - подвижную платформу. Подвижная часть, в свою очередь, поворачивает на определённый угол солнечную батарею, обеспечивая, таким образом, её ориентацию по положению солнца.

Рис.2.4. Схема составных компонентов электронной системы .

Концевые датчики передают сигнал на микроконтроллер при достижении подвижной частью одного из двух конечных положений. С помощью них обеспечивается возможность поворота в диапазоне от 0? до 90? для подвижной платформы и от 0? до 270? для подвижного диска.

Рис.2.5. Электрическая схема устройства слежения солнечных батарей за солнцем

POWER - выключатель питания установки;

МК - микроконтроллер, включающий АЦП и ШИМ на кристалле. Микроконтроллер обеспечивает реализацию необходимых условий управления приводами, а также управляет индикацией и обрабатывает информацию, поступающую с датчиков.

AD 1, AD 2, AD 3, AD 4 - аналоговые датчики уровня освещенности. После нажатия на кнопку START на них подается питание, и данные с этих датчиков попадают на входы АЦП микроконтроллера.

DD 1, DD 2, DD 3, DD 4 - цифровые датчики конечного положения платформы солнечных батарей. После нажатия на кнопку START на них подается питание, и данные с этих датчиков попадают на входы АЦП микроконтроллера.

ЖКИ - жидкокристаллический дисплей с встроенным контроллером, после включения отображает значения вырабатываемой электроэнергии.

ДД 1, ДД 2 - драйверы двигателей, осуществляют силовую развязку цифровой системы управления и электродвигателя.

Д 1, Д 2 - электродвигатели постоянного тока.

2.2 Структурная схема устройства

На рис.2.6 приведена структурная схема системы автоматического управления одним из приводов, в нашем случае - приводом вертикального вращения.

Рис. 2.6. Структурная схема управления приводом вертикального вращения, где :

W_ус (p) - передаточная функция усилителя;

W_{двигателя} (p) - передаточная функция двигателя;

W_{редуктора} (p) - передаточная функция редуктора;

W_ос (p) - передаточная функция обратной связи;

W_{возм возд}(p) - передаточная функция возмущающего воздействия;

2.3 Выбор электродвигателя

Выбор электродвигателя будем осуществлять на основании энергетического расчета. Для определения мощности и момента на валу двигателя я нашёл моменты инерции частей конструкции, расчёт которых, в свою очередь, опирается на оценку напряженно-деформированного состояния и расчету на прочность каждой из них, выполненному в среде моделирования SolidWorks.

В качестве двигателя постоянного тока для реализации вертикального вращения устройства был взят двигатель Graphite Brushes RE 50 с диаметром вала Ш 50 мм, 200 Watt из каталога фирмы Maxon. Основные параметры двигателя приведены в таблице 2.

Наименование параметра	Обозначение	Значение
Индуктивность якоря	Lя	0.0000937 Гн
Момент инерции, приведённый к валу	J	58,4*10-6 Н•м2
Номинальный ток якоря	i я ном	9.15 А
Номинальное напряжение	Uном	24 В
Количество оборотов	N	5780 об/мин
Номинальный момент	Мном	0.354 Н•м
Сопротивление в цепи якоря	rя	0.113 Ом

Рис.2.7. Основные параметры двигателя

2.4 Определение передаточных функций

Так как при фиксированном возбуждении двигатель имеет две степени свободы (вращение по часовой стрелке, и против часовой стрелки ) , то необходимо иметь для него два исходных дифференциальных уравнения. Первое уравнение может быть получено, если записать второй закон Кирхгофа для цепи якоря; второе же представляет собой закон равновесия моментов на валу двигателя.

Таким образом, работу привода можно описать следующими уравнениями:

(2.4.1)

В этих уравнениях и - индуктивность и сопротивление цепи якоря; и , где и - коэффициенты пропорциональности, а - поток возбуждения; - приведенный к оси двигателя суммарный момент инерции, - угловая скорость, М - момент нагрузки, приведенный к валу двигателя

(2.4.2)

Константы С_е и C_m найдём по следующим формулам :

(2.4.3)

Запишем систему уравнений (1) для пространства Лапласа :

(2.4.4)

Выразим из второго уравнения системы ток и подставим в первое:

(2.4.5)

Раскрывая скобки, получим



(2.4.6)

Преобразуем выражение к виду:

(2.4.7)

Отсюда находим передаточную функцию двигателя:

(2.4.8)

Определяем передаточную функцию по возмущающему воздействию:

(2.4.9)



Передаточная функция усилителя: W_ус (p) = 24

Передаточная функция обратной связи: W_ос (p) = 1.

Передаточная функция редуктора W_{редуктора} (p) = 0.00346.

2.5 Выбор электронных компонентов

Рассматривая функциональную схему устройства (рис.2.5), можно сделать вывод о количестве необходимых компонентов для реализации цифровой САУ.

Представим список необходимых компонентов:

1) микроконтроллер;

2) драйверы двигателей;

3) датчики уровня освещенности;

4) концевые датчики;

5) ЖКИ - дисплей;

2.5.1 Микроконтроллер

Для проектируемой ЦСАУ рационально использовать небольшой по размерам, не требующий для своей работы дополнительных микросхем окружения недорогой микропроцессор, обладающий в тоже время достаточными возможностями для решения поставленной задачи.

В качестве микроконтроллера для этой САУ был выбран микроконтроллер Atmega328 производителя Atmel. Это - экономичный 8 битовый КМОП микроконтроллер, построенный с использованием расширенной RISC архитектуры AVR. Исполняя по одной команде за период тактовой частоты, Atmega328 (рис. 37) имеет производительность около 16 MIPS на 16 МГц, что позволяет разработчикам создавать системы, оптимальные по скорости реагирования на изменение освещённости на солнечных батареях..



Рис. 2.8. Микроконтроллер ATmega328 компании ATmel.

В основе ядра AVR лежит расширенная RISC архитектура, объединяющая развитый набор команд и 32 регистра общего назначения. Все 32 регистра непосредственно подключены к арифметико-логическому устройству (АЛУ), что дает доступ к любым двум регистрам за один машинный цикл. Подобная архитектура обеспечивает десятикратный выигрыш в эффективности кода по сравнению с традиционными CISC микроконтроллерами.

Atmega328 предлагает следующие возможности:

· 32 кБ загружаемой флэш-памяти;

· 512 байт EEPROM;

· 32 линий ввода/вывода общего назначения;

· 32 8-битных регистра;

· настраиваемые таймеры/счетчики с режимом совпадения;

· внешние и внутренние прерывания;

· программируемый универсальный последовательный порт;

· встроенный генератор частоты

· шестиканальный ШИМ,

· встроенный аналоговый компаратор,

· 8 - канальный 10 - битный АЦП,

· сторожевой таймер.

Atmega328 является мощным микроконтроллером, который позволяет создавать достаточно гибкие и эффективные по стоимости устройства. Микроконтроллер питается постоянным напряжением 4.5-5.5В, рабочая частота 0-16 МГц.

Распиновка микроконтроллера представлена на рис. 38.

Рис. 2.9. Распиновка микроконтроллера Atmega328

Ниже приведено описание выводов микроконтроллера Atmega328.

VCC - вывод источника питания

GND - земля

Port A (PA7..PA0) - Порт A - 8-разрядный порт двунаправленного ввода-вывода с внутренними подтягивающими к плюсу резисторами (выбираются раздельно для каждого разряда). Выходные буферы порта A имеют симметричную выходную характеристику с одинаковыми втекающим и вытекающим токами. При вводе, линии порта А будут действовать как источник тока, если внешне действует низкий уровень и включены подтягивающие резисторы.

Port В (PВ7..PВ0) - Порт B - 8-разр. порт двунаправленного ввода-вывода с внутренними подтягивающими к плюсу резисторами (выбираются раздельно для каждого разряда). Выходные буферы порта В имеют симметричную выходную характеристику с одинаковыми втекающим и вытекающим токами. При вводе, линии порта B будут действовать как источник тока, если внешне действует низкий уровень и включены подтягивающие резисторы. Выводы порта B находятся в третьем (высокоимпедансном) состоянии при выполнении условия сброса, даже если синхронизация не запущена.

Port C (PC7..PC0) - Порт C - 8-разр. порт двунаправленного ввода-вывода с внутренними подтягивающими к плюсу резисторами (выбираются раздельно для каждого разряда). Выходные буферы порта C имеют симметричную выходную характеристику с одинаковыми втекающим и вытекающим токами. При вводе, линии порта C будут действовать как источник тока, если внешне действует низкий уровень и включены подтягивающие резисторы. Выводы порта C находятся в третьем (высокоимпедансном) состоянии при выполнении условия сброса, даже если синхронизация не запущена.

Port D (PD7..PD0) Порт D - 8-разр. порт двунаправленного ввода-вывода с внутренними подтягивающими к плюсу резисторами (выбираются раздельно для каждого разряда). Выходные буферы порта D имеют симметричную выходную характеристику с одинаковыми втекающим и вытекающим токами. При вводе, линии порта D будут действовать как источник тока, если внешне действует низкий уровень и включены подтягивающие резисторы. Выводы порта D находятся в третьем (высокоимпедансном) состоянии при выполнении условия сброса, даже если синхронизация не запущена.

RESET - Вход сброса. Удержание на входе низкого уровня в течение двух машинных циклов (если работает тактовый генератор), сбрасывает устройство.

XTAL1 - Вход инвертирующего усилителя генератора и вход внешнего тактового сигнала.

XTAL2 - Выход инвертирующего усилителя генератора.

AVCC - питание аналоговых частей микроконтроллера.

AREF - вход подключения источника опорного напряжения АЦП.

2.5.2 Драйвер двигателей

Для управления приводами необходим усилитель мощности, так как:

1) Уровень тока, поступающий из порта микроконтроллера (около 200 мА), слишком мал для работы приводов электродвигателя;

2) Напряжение питания электроприводов намного больше того, которое может обеспечить микроконтроллер;

3) Электропривод представляет собой индуктивную нагрузку, следовательно, напрямую подключать микроконтроллер к приводу нельзя из-за возможных индуктивных выбросов.
Которые появляются при протекании тока через индуктивность, неважно это мотор или обмотка реле, в ней накапливается энергия магнитного поля. Когда транзистор начинает закрываться, а следовательно, ток через катушку уменьшается, катушка стремится поддержать протекающий через неё ток том же уровне. Препятствовать уменьшению тока, она может только за счёт накопленной энергии магнитного поля. Таким образом, вся энергия магнитного поля преобразуется в электрическую, что и является причиной того, что называется индуктивным выбросом.

В качестве усилителя мощности буду использовать двунаправленный драйвер двигателей постоянного тока MoviPower Lite компании Movicom (рис.39)

Основными достоинствами драйвера являются: Рабочее напряжение: 5.5 ч 36 В

· Рабочий ток: до 8 A

· Пиковый ток: до 30 A

· Частота ШИМ (макс.): 20 кГц

· Реверсивное управление

· Защита от перегрузки по току и от перегрева

· Спящий режим



Рис. 2.10. Распиновка разъемов подключения драйвера

Рис.2.11. Сигналы управления, питания и выходные сигналы драйвера

Рис. 2.12. Таблица истинности работы драйвера (В - низкий сигнал, Н- высокий сигнал)

Рис. 2.13. Драйвер двигателей постоянного тока MoviPower

Принципиальное устройство усилителя драйвера MoviPower :

Схема подключения нагрузки к усилителю Усилитель представляет собой транзисторный мост, между плечами которого подключается внешняя нагрузка. Схема подключения представлена на Рис. 2.14. Точки U1 и U2 выведены на силовой разъем усилителя. Нагрузка подключается снаружи к этому разъему

Рис. 2.14. Схема подключения нагрузки к усилителю

Структура управляющих сигналов и логика работы усилителя :

Транзисторные ключи в зависимости от значения входного логического сигнала знака (SIGN) и сигнала ШИМ включаются и выключаются, коммутируя точки U1 и U2 с силовым питанием и силовой землей. Сигнал SIGN определяет, какое плечо моста используется. При значении SIGN = 1 и ШИМ = 1 замкнуты ключи Q1 и Q4, ключи Q2 и Q3 разомкнуты. Напряжение в точке U1 равно напряжению силового питания VCC; напряжение в точке U2 равно напряжению силовой земли. При SIGN = 1 и ШИМ = 0 верхний ключ Q1 и нижний ключ Q4 размыкаются. При значении SIGN = 0 сигнал ШИМ инвертируется внутри усилителя: при ШИМ = 0 Q2 и Q3 замкнуты, Q1 и Q4 разомкнуты. Напряжение в точке U1 равно напряжению силовой земли, в точке U2 - напряжению силового питания. При SIGN = 0 и ШИМ = 1 ключи Q2 и Q3 размыкаются .

Иначе говоря, при одинаковых значениях сигналов Знак и ШИМ одно плечо моста замкнуто, другое - разомкнуто. При разных значениях оба плеча разомкнуты.

Таким образом, между концами нагрузки (точками U1 и U2) может быть как положительное, так и отрицательное напряжение .
Включение и выключение платы усилителя :

Управляющий сигнал ENABLE включает и выключает логическую часть платы усилителя. При значении сигнала ENABLE = 1 работа логической части разрешена, и ключи работают в одном из описанных выше режимов. При значении ENABLE = 0 все ключи разомкнуты вне зависимости от остальных управляющих сигналов.

Рис. 2.15. Логика работы платы усилителя

2.5.3 Датчики уровня освещённости

В качестве датчиков освещённости солнечных батарей будем использовать датчики APDS - 9002/3 из серии ALPS, которые выпускает компания Avago Technologies. Датчики созданы на основе форезистора с максимальной спектральной чувствительностью, совпадающей с максимальной чувствительностью человеческого глаза, которая составляет 550 нм. Поэтому, эти датчики превосходят аналогичные изделия других типов. На рисунке 2.16. представлены характеристики чувствительности датчиков ALPS и кремниевых датчиков уровня освещенности в зависимости от источника освещения: флуоресцентная лампа, лампа накаливания и галогенная лампа.

Рис.2.16. Зависимость чувствительности датчиков от длины волны

Рис.2.17. Характеристики чувствительности датчиков ALPS и кремниевых датчиков уровня освещенности

Наиболее оптимальным по параметрам является датчик APDS - 9002/3. Он, как и все устройства названной серии, оптимизирован под кривую видимости человеческого глаза, имеет аналоговый выход и отличную линейность фототока в широком диапазоне от 10 лк до 1 клк, низкое изменение чувствительности в зависимости от разных источников света, напряжение питания от 2,2 В до 5,4 В, индустриальный температурный диапазон от -40 до +85 градусов Цельсия, выполнен также в миниатюрном недорогом корпусе для поверхностного монтажа chipLED (рис. 45). Типовая схема включения датчика APDS - 9002/3 приведена на рис.2.19. Диапазон изменения фототока от 10 до 400 мкА при изменении уровня освещённости до 600 лк.

Рис.2.18. Характеристики датчиков APDS-9002/3

Рис. 2.19. Типовая схема включения датчика уровня освещенности APDS - 9002/3 и график зависимости фототока от уровня его освещённости

2.5.4 Концевые датчики

В качестве концевых датчиков будем использовать выключатели серии Z компании OMRON (рис2.20).

Рис. 2.20. Концевой выключатель в базовом пластмассовом корпусе

Базовые выключатели серии Z в пластмассовом корпусе обеспечивают такие же электрические и механические показатели, а также срок службы, как и стандартные концевые выключатели .В то же время базовый пластмассовый корпус делает эти выключатели идеальным решением с оптимальным соотношением цена-качество для применения в неопасных средах или для отдельной установки в компоновочных узлах.

Характеристики концевого выключателя OMRON:

· Рабочее напряжение: AC 125-250 D

· Рабочий ток: 5A

· С роликовым ограничителем

· Рабочая температура: -40...70 C

· Размеры: 20 x 10 x 5 мм

Достоинства:

1) Недорогой базовый пластмассовый корпус для установки в компоновочных узлах

2) Такие же электрические и механические переключающие показатели, как и у стандартных концевых выключателей.

2.5.5 Жидкокристаллический индикатор

Для контроля во время работы параметров установки, выдаваемой мощности солнечными батареями, выводятся на жидкокристаллический экран .

Индикатор должен отображать напряжение, силу тока и количество выработанной электроэнергии солнечными батареями . В данной работе был применен ЖКИ фирмы HITACHI - HD44780U. Этот ЖКИ предлагает следующие возможности: отображение символов и знаков в режиме 5х8 точек и 5х10; значительное быстродействие шины контроллера: 2МГц при напряжении питания 5В. Также данный ЖКИ имеет два режима записи информации: 4-разрядный или 8-разрядный. В данной работе будем использовать 4-разрядный режим. При этом будем использовать 6 выводов МК. Напряжения питания ЖКИ и драйвера лежит в диапазоне от 2.7-5.5В. Запись в данном устройстве происходит в параллельной форме по фронту тактовых импульсов. Данная микросхема предусматривает также режим считывания выводимых значений, однако, в рамках данной работы этот режим использоваться не будет. У данной микросхемы имеются 14 выводов, назначения выводов указаны на Рис.2.21. Команды контроллера ЖКИ приведены на Рис.2.22.

Рис.2.21.. Назначение выводов микросхемы HITACHI - HD44780U

Рис.2.22. Команды контроллера HITACHI - HD44780U

* - состояние битов безразлично;

ID - если бит =1, то после записи символа,курсор перемещается на следующую позицию;

S - если бит=1, то изображение смещается;

DE - включить/выключить дисплей;

С - включить/выключить курсор;

В - включить/выключить мигание курсора;

Sc - включить/выключить режим изображение сдвига на экране;

RL - Направление сдвига курсора (0 - влево, 1 - вправо);

DL - Разрядность данных (0 - 4-х разрядные, 1 - 8-ми разрядные);

N - Число строк на экране (0 - одна, 1 - две);

F - Размер символов (0 - 5х7, 1 - 5х10);

А - Адрес;

D - данные;

BF - равен 1, если ЖКИ занят выполнением операции.

2.5.6. Принципиальная схема системы слежения солнечных батарей за солнцем

С учетом выбранных компонентов спроектировал управляющую движением солнечных батарей плату . Ее принципиальная схема представлена на рисунке 50.

Рис. 2.23. Принципиальная схема управляющей платы

Список компонентов:

1) разъемы питания на 24 и 5 В;

2) - микроконтроллер ATmega328;

3) -драйверные схемы MoviPower Lite встроенные в корпус сервоприводов D1,D2;

4)AD1, AD2, AD3, AD4 - датчики уровня освещенности APDS - 9002/3;

5)S3, S4, S5, S6 - концевые датчики встроенные в корпус сервоприводов;

6)D1,D2 - электродвигатели;

7)R1, R2, R3, R4 - резисторы на 10кОм;

2.5.7 Алгоритмы работы микроконтроллера, и управления направлением движения солнечных батарей

С учетом всех аппаратных особенностей проектируемой цифровой системы автоматического управления, напишем алгоритм функционирования управляющей программы для нее (рис. 2.24).

Рис.2.24. Алгоритм функционирования управляющей программы

Распишем подробнее процедуру обработки информации с датчиков уровня освещенности.

Сперва происходит съем сигнала с горизонтальной пары датчиков, отвечающих за поворот вдоль вертикальной оси (рис. 2.25). Если показания датчиков равны, следовательно, относительно вертикальной оси платформа сориентирована верно, и угол рассогласования составляет меньше 10°. Если же они не равны, вычисляется разница между их показаниями, и в зависимости от ее знака, микроконтроллер подает либо прямой, либо реверсивный сигнал на привод вертикального вращения. Затем цикл повторяется, и так до тех пор, пока разница в показаниях датчиков не станет равна нулю.

Затем осуществляется наведение в горизонтальной плоскости по той же схеме
(рис. 2.26). Но здесь съем показаний осуществляется уже с вертикальной пары датчиков.

Процесс наведения заканчивается, когда разница в показаниях обоих датчиков не станет равным нулю.

Рис. 2.25. Алгоритм наведения устройства в вертикальной плоскости

Рис. 2.26. Алгоритм наведения устройства в горизонтальной плоскости

3. Моделирование системы автоматического управления средствами MATLAB

3.1 Исследование непрерывной системы

Проведём моделирование системы автоматического управления средствами программного пакета MATLAB на основании какой исходной схемы?? (рис.25)???. Воспользуемся расширением данного программного продукта - средой моделирования Simulink [1].

Рис. 3.1. Модель системы автоматического управления в среде Simulink

Используя встроенные средства среды Simulink, получим график переходного процесса системы, при воздействии на неё единичного ступенчатого сигнала (рис. 2.28)???.

Из графика можем определить следующие параметры система автоматического управления:

· величина статической ошибки - 0,0037 %;

· время переходного процесса - 0.00542 с;

· колебательность присутствует;

· коэффициент перерегулирования - 6.81%.

Исходя из этих данных, можно сделать вывод о том, что система автоматического управления не соответствует требованиям для корректной работы (превышены значения по пунктам величина статической ошибки и время переходного процесса) и нуждается в корректировке. В качестве корректирующего звена выберем ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный) регулятор.

Рис. 3.2. График переходного процесса системы при воздействии на неё единичного ступенчатого сигнала

3.2 Настройка ПИД - регулятора

Для настройки ПИД регулятора - определения значений пропорционального, дифференциального и интегрального коэффициентов - воспользуемся встроенными средствами среды Simulink.

Подбор коэффициентов будем осуществлять с помощью блока NCD OutPort. Включим его в схему, как показано на рисунке 27.

Рис. 3.3. Схема, собранная для настройки ПИД регулятора



Рис. 32. Реакция системы на единичное ступенчатое воздействие

3.3 Определение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы по схеме рис???

Определим передаточную функцию разомкнутой системы:

W_раз = W_ус (p) • W_{двигателя} (p) • W_{редуктора} (p) • W_{ПИД-регулятора} (p)

(3,3,1)

Определим передаточную функцию замкнутой системы:

(3,3,2)

(3,3,3)

Характеристическое уравнение замкнутой системы имеет вид:

(3,3,4)



4. Расчет солнечной электростанции для дома

Автоматическая система слежения за солнцем с аккумуляторами может питать много приборов при условии, что их энергопотребление не превышает количество энергии, произведенной генератором. Поэтому необходимо правильно определить мощность системы. Первый шаг в этом направлении - составление спецификации, т.е. технического описания проектируемой САУ.

4.1Расчет энергопотребления дома

Для расчета количества солнечных батарей , нам нужно рассчитать количество энергии, нужное для всех бытовых устройств. При проектировании домашней солнечной электростанции сначала нужно составить список всех электроприборов в доме, выяснить их потребляемую мощность и внести в список.

В таблице внизу даны для справки данные о средней потребляемой мощности некоторых приборов. Однако необходимо помнить, что это всего лишь приблизительные оценки. Чтобы рассчитать потребляемую мощность (E) системы с инвертором преобразуюшим постоянный ток в переменный (для приборов переменного тока), нужно внести поправку (умножить среднее потребление на поправочный коэффициент, чтобы получить общую мощность). Так же для того, чтобы учесть потери в инверторе необходимо полученную мощность потребителей умножить на 1,2. Такие приборы, как холодильник, компрессор в момент пуска потребляют мощность в 5-6 раз больше паспортной, поэтому инвертор должен кратковременно выдерживать мощность в 2-3 раза выше номинальной мощности. Если потребителей с высокой мощностью достаточно много, но работают они очень редко, это может привести к тому, что у нас получится система с огромной выходной мощностью инвертора и как результат, очень дорогого. Тогда необходимо предусмотреть, чтоб не происходило одновременного включения таких приборов - это удешевит систему.

№п/п	Нагрузка переменного тока	Ватт	Часов/день	Втч/день
1	Электрический чайник	1000	0,15	150
2	Холодильник	250	12	3 000
3	Телевизор	150	4	600
4	Освещение-экономлампы	100	4	400
	Всего	1500		4 150

Рис 54. Мощность и потребление электронных приборов

Во-вторых, нужно оценить, сколько времени в течение дня используются те или другие электроприборы. К примеру, лампочка в гостиной горит 10 часов в сутки, а в кладовой - только 10 минут. Запишем эти данные во вторую колонку в следующей таблице. Потом составьте третью колонку, в которую впишем ежедневную потребность в энергии. Чтобы ее определить, нужно умножить мощность прибора на время его работы, например: 20 Вт x 4 часа = 80 Вт·ч. Запишем полученное число в третью колонку - это и есть ваше общее энергопотребление в день.



Рис .55. Расчет общего потребления энергии электронными приборами

ПРИБОР	Мощность, Вт	Кол-во часов работы в день	Энергопотребление в день, Вт·ч
Экономлампа 1	20	4	80
Экономлампа 2	15	1	15
Экономлампа 3	20	2	40
Бойлер	2500	3	7500
Телевизор	250	4	1000
Холодильник	250	12	3000
Всего	460		11635

Далее необходимо определить количество солнечной энергии, на которое можно рассчитывать в данной местности. Обычно эти данные можно получить у местного поставщика солнечных батарей или на гидрометеостанции. Важно учитывать два фактора: среднегодовую солнечную энергию, а также ее среднемесячные значения при наихудших погодных условиях .

Таблица Средне месячный уровень освещённости в городах Молдовы

Средний месячный уровень инсоляции в городах Молдовы (кВч/m2/день)*
Средний показатель за последние 22 года	Янв	Фев	Мар	Апр	Май	Июн	Июл	Авг	Сен	Окт	Ноя	Дек	Среднегодовой
г.Дрокия	1.69	2.56	3.15	3.49	4.71	4.19	4.48	4.40	3.14	2.44	1.39	1.44	3.10
г.Бельцы	1.19	2.18	3.42	4.48	5.65	5.89	5.83	5.05	3.71	2.24	1.27	0.93	3.23
г.Тараклия	1.19	2.18	3.42	4.48	5.65	5.89	5.83	5.05	3.71	2.24	1.27	0.93	3.49
г. Кишинев	1.08	1.78	2.68	3.87	5.40	5.70	6.39	5.63	3.96	2.45	1.06	0.87	3.46

С помощью рисунка.56. на котором указаны уровни освещённости городов за весь год можно рассчитать фотоэлектрическую систему в соответствии со среднегодовой солнечной радиацией, то есть в некоторые месяцы будет больше энергии, чем требуется, а в другие - меньше.
Теперь можно подсчитать номинальную мощность солнечных батарей.
Взяв из таблиц значение солнечной радиации за интересующий нас период и разделив его на 1000, получим, так называемое, количество пикочасов, т.е., условное время, в течении которого солнце светит как бы с интенсивностью 1000 Вт/м².

Модуль мощностью Рw в течении выбранного периода выработает следующее количество энергии: W = k Pw E / 1000, где Е - значение освещености за выбранный период, k- коэффициент равный 0,5 летом и 0,7 в зимний период. Он делает поправку на потерю мощности солнечных элементов при нагреве на солнце, а также учитывает наклонное падение лучей на поверхность модулей в течении дня. Разница в его значении зимой и летом обусловлена меньшим нагревом элементов в зимний период.

Исходя из суммарной мощности потребляемой энергии и приведенной выше формулы - легко рассчитать суммарную мощность модулей. А зная ее, простым делением ее на мощность одного модуля, получим количество модулей.

Используя солнечные батарей разной мощности - 50 Вт, 70 Вт, 80 Вт, 100 Вт, 150 Вт и т.д,, можно построить солнечную батарею с необходимой нам установленной мощностью. Если потребность в энергии составляет, например, 84 Вт, лучше всего ей соответствует система из двух модулей по 50 Вт.

Определение емкости аккумуляторной батареи зависит от потребности в энергии и от количества солнечных батарей, т.е. от вырабатываемого тока солнечных батарей . Так как в подавляющем большинстве случаев используются свинцовые аккумуляторы , изготовленные по разным технологиям - AGM, gel, то для них оптимальным является 10% зарядный ток. В примере с ФМ 90 Вт минимальная емкость батареи составит 60 ампер-час (А·ч), а оптимальная - 100 А·ч. Такая батарея сможет сохранять 1200 Вт·ч при 12 В. Этого достаточно для электроснабжения, когда дневное потребление энергии составляет 280 Вт·ч.
Исходя из расчетов общего потребления энергии бытовыми приборами было решено собрать солнечную систему мощностью 2500вт/час. Так как эта солнечная электростанция должна выдавать достаточно электроэнергии для жилого дома.

4.2Выбор постоянного напряжения системы

В основном почти во всех фотоэлектрических системах использовалось постоянное напряжение 12 В. Широко применялись приборы на 12 В, питавшиеся прямо от акумуляторов которые накапливают вырабатываемую энергию солнечными батареями. Теперь, с появлением эффективных и надежных инверторов, все чаще в накопительных аккумуляторах используется напряжение 24 и 48 В. В настоящее время напряжение электрической системы определяется дневным поступлением энергии в течение дня. Системы, производящие и потребляющие менее 1000…1500 Вт·ч в день, лучше всего сочетаются с напряжением в 12 В. Системы, производящие 1000--3000 Вт·ч в день, обычно используют напряжение 24 В. Системы, производящие более 3000 Вт·ч в день, используют 48 В.
Для электростанции жилого дома было выбрано напряжение 48В, чтобы исключить потери в проводах, так как ток, выдаваемый солнечными батареями, будет составлять ~50A.час. Напряжение в системе зарядки аккумуляторов - это очень важный фактор, который влияет на параметры инвертора, средств управления, зарядного устройства и электропроводки. Однажды купив все эти компоненты, их трудно заменить. Некоторые компоненты системы, например, солнечные батареи, можно переключить с 12 В на более высокое напряжение (24,36,48),другие - инвертор, проводка и средства контроля - предназначены для неизменного определенного напряжения и могут работать только в его рамках.



4.3 Компоненты солнечной электростанции

1.Компонент: АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ

В аккумуляторе накапливается энергия, выработанная солнечным модулем. Аккумулятор выполняет три задачи:

· Покрывает пиковую нагрузку, которую не могут покрыть сами фотоэлектрические модули (резервный запас).

· Дает энергию в ночное время (кратковременное хранение).

· Компенсирует периоды плохой погоды или слишком высокого энергопотребления (среднесрочное хранение).

Наиболее доступные по цене и имеющиеся во всем мире - автомобильные аккумуляторы. Однако они предназначены для передачи большого тока в течение короткого промежутка времени. Они плохо выдерживают продолжительные циклы зарядки-разрядки, типичные для солнечных систем, а так же имеют достаточно высокий саморазряд. Промышленность выпускает разнообразные аккумуляторные батареи для систем резервного питания, в том числе т.н. солнечные аккумуляторы, которые отвечают данным требованиям. Их главная особенность - низкая чувствительность к работе в циклическом режиме и низкий саморазряд.

Для большой фотоэлектрической системы емкости одного аккумулятора может оказаться недостаточно. Тогда можно параллельно подключить несколько аккумуляторов, соединив все положительные и все отрицательные клеммы между собой. При зарядке аккумулятор выделяет потенциально взрывоопасные газы (например, водород). Поэтому нужно остерегаться открытого огня. Однако выделение газов незначительное, особенно если используется регулятор заряда; так что риск не превышает обычного, связанного с использованием аккумулятора в автомашине. И все же аккумуляторы нуждаются в хорошей вентиляции. Поэтому не стоит накрывать их и прятать в ящики.

Емкость аккумулятора указывается в ампер-часах. К примеру, аккумулятор на 100 А·ч и 12 В может сохранять 1200 Вт·ч (12В100 А·ч). Однако емкость зависит от продолжительности процесса зарядки или разрядки. Период подзарядки указывают как индекс емкости C, например, "C10" для 10 часов. Отметим, что производители могут изготавливать аккумуляторы для разных базовых периодов разряда.

При хранении энергии в аккумуляторе определенное ее количество в процессе преобразования и хранения теряется. Эффективность автомобильных батарей составляет около 75%, тогда как специализированные аккумуляторы имеют несколько лучшие показатели - 80…85%. Так же со временем теряется часть емкости аккумулятора при каждом цикле заряд-разряд, пока не снижается настолько, что его приходится заменять. Специализированные аккумуляторы для систем резервного питания служат значительно дольше, чем мощные автомобильные, срок службы которых составляет всего 2-3 года против 8-10.

2.Определение емкости аккумуляторной батареи

Важно, чтобы размер батареи позволял хранить энергию как минимум в течение 4 дней. Представим себе систему, которая потребляет 2400 Вт·ч в день. Разделив эту цифру на напряжение 12 вольт, получим дневное потребление 200 А·ч. Значит, 4 дня хранения равняются: 4 дня 200 А·ч в день, равно 800 А·ч. Если используется свинцовая батарея, к этой цифре нужно прибавить 20%, а лучше 30…50%, чтобы аккумулятор никогда не разряжался полностью. Значит, емкость нашего идеального свинцового аккумулятора составляет минимально 1000 А·ч. Если же используется кадмиево-никелевая или железо-никелевая батарея, дополнительные 20…50% емкости не требуются, т.к. щелочным аккумуляторам не вредит регулярная полная разрядка. Также при выборе АКБ мы не рассматривали влияние температуры внешней среды (особенно отрицательных температур) на емкость аккумуляторов, что немного бы усложнило расчеты, но как показывает практика, обычно АКБ размещают в отапливаемом помещении и соответственно поправка на температуру не существенна.

3.Компоненты: КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДА

Аккумулятор прослужит весь свой заявленный срок только в том случае, если он используется вместе с качественным контроллером заряда, который защищает батарею от чрезмерной зарядки и глубокой разрядки. Если батарея полностью заряжена, регулятор снижает уровень тока, вырабатываемого солнечных батарей до величины, компенсирующей саморазряд. И наоборот, регулятор прерывает поставку энергии на потребляющие приборы, когда аккумулятор разряжается до критического уровня. Таким образом, внезапное прекращение энергоснабжения может быть вызвано не поломкой в системе, а результатом действия этого защитного механизма.

...