RU2844363C1 - Solar collector orientation system - Google Patents
Solar collector orientation systemInfo
- Publication number
- RU2844363C1 RU2844363C1 RU2025101792A RU2025101792A RU2844363C1 RU 2844363 C1 RU2844363 C1 RU 2844363C1 RU 2025101792 A RU2025101792 A RU 2025101792A RU 2025101792 A RU2025101792 A RU 2025101792A RU 2844363 C1 RU2844363 C1 RU 2844363C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collector
- solar
- collectors
- electrically connected
- clock mechanism
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к технике возобновляемых источников энергии и может быть применено в системах горячего водоснабжения от солнечных тепловых коллекторов и в системах электроснабжения от солнечных электрических коллекторов.The invention relates to renewable energy technology and can be used in hot water supply systems from solar thermal collectors and in power supply systems from solar electric collectors.
Из рекламных материалов и сайтов Интернет e-solarpower.ru, newpolus. га, moredoma.ru, market.ya известно, что тепловые коллекторы и солнечные электрические коллекторы устанавливаются неподвижно своими нормалями под углами максимума солнечного излучения относительно плоскости горизонта. В течение солнечного дня их производительность меняется, достигая максимума, когда направление на солнце совпадает с направлением нормалей и падая до минимума, когда солнце близко к горизонту. В целом коэффициент полезного использования солнечного излучения не велик. В этом заключается недостаток этих систем.It is known from advertising materials and Internet sites e-solarpower.ru, newpolus. ga, moredoma.ru, market.ya that thermal collectors and solar electric collectors are installed motionless with their normals at angles of maximum solar radiation relative to the plane of the horizon. During a sunny day, their productivity changes, reaching a maximum when the direction to the sun coincides with the direction of the normals and falling to a minimum when the sun is close to the horizon. In general, the coefficient of useful use of solar radiation is not high. This is the disadvantage of these systems.
Поскольку в упомянутых материалах сведений о наличии технических решений, направленных на устранение этого недостатка, не имеется, указать конкретный прототип данного изобретения затруднительно.Since the mentioned materials do not contain information about the existence of technical solutions aimed at eliminating this drawback, it is difficult to indicate a specific prototype of this invention.
Задача данного изобретения состоит в повышении коэффициента использования солнечного излучения солнечными тепловыми коллекторами и солнечными электрическими коллекторами, т.е. их эффективности. (При дальнейшем изложении будем для краткости использовать общее название "коллектор"). Техническим результатом изобретения будет принципиальная схема слежения коллектором за дневным перемещением солнца.The objective of this invention is to increase the solar radiation utilization factor of solar thermal collectors and solar electric collectors, i.e. their efficiency. (In the following presentation, for brevity, we will use the general name "collector"). The technical result of the invention will be a basic diagram of the collector tracking the daytime movement of the sun.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что система ориентации приемника солнечного излучения (коллектора), состоит из фотоприемника, индикатора, часового механизма, командного блока, блока формирования импульсов управления, реверсивных шаговых моторов и карданного подвеса, в котором установлен приемник солнечного излучения; фотоприемник размещен на преемнике излучения осью чувствительности параллельно нормали к плоскости приемника и электрически соединен с индикатором и командным блоком; часовой механизм электрически соединен с командным блоком и блоком формирования импульсов управления, электрически соединенным с шаговыми моторами.The specified problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the orientation system of the solar radiation receiver (collector) consists of a photodetector, an indicator, a clock mechanism, a command unit, a control pulse generation unit, reversible stepper motors and a gimbal suspension in which the solar radiation receiver is installed; the photodetector is placed on the radiation receiver with its sensitivity axis parallel to the normal to the plane of the receiver and is electrically connected to the indicator and the command unit; the clock mechanism is electrically connected to the command unit and the control pulse generation unit, electrically connected to the stepper motors.
На рис. 1 показана схема предлагаемой системы ориентации. Система состоит из карданного подвеса 1 с установленными на его осях реверсивными шаговыми моторами 2, 3 и коллектором 4; фотоприемника 5, индикатора 6, часового механизма 7, блока формирования импульсов управленя 8, командного блока 9. Приборы 6, 7, 8, 9 целесообразно разместить в едином пульте 10, в котором установить тумблеры 11, 12 предварительной ориентации коллектора, тумблер 13 включения электропитания системы и кнопку 14 "Пуск". Тумблеры 11, 12 трехпозиционные с фиксированным нейтральным положением.(Тумлер 11, "вверх, вниз", тумблер 12, "вправо, влево").Fig. 1 shows the diagram of the proposed orientation system. The system consists of a gimbal 1 with reversible stepper motors 2, 3 and a collector 4 mounted on its axes; a photodetector 5, an indicator 6, a clock mechanism 7, a control pulse generation unit 8, and a command unit 9. It is advisable to place devices 6, 7, 8, 9 in a single control panel 10, in which toggles 11, 12 for preliminary orientation of the collector, a toggle switch 13 for turning on the power supply of the system and a "Start" button 14 are installed. Toggles 11, 12 are three-position with a fixed neutral position. (Toggle switch 11, "up, down", toggle switch 12, "right, left").
Фотоприемник 5 электрически соединен с блоком 9, часовой механизм 7 электрически соединен е блоками 8, 9; блок 8 электрически соединен с шаговыми моторами 2, 3; тумблеры 11, 12 электрически соединены с блоком 8, кнопка 14 электрически соединена с блоком 9.Photodetector 5 is electrically connected to block 9, clock mechanism 7 is electrically connected to blocks 8, 9; block 8 is electrically connected to stepper motors 2, 3; toggle switches 11, 12 are electrically connected to block 8, button 14 is electrically connected to block 9.
В исходном положении поперечная ось коллектора параллельна горизонтальной оси подвеса, нормаль к поверхности коллектора перпендикулярна вертикальной оси подвеса, а ось чувствительности фотоприемника параллельна нормали коллектора.In the initial position, the transverse axis of the collector is parallel to the horizontal axis of the suspension, the normal to the surface of the collector is perpendicular to the vertical axis of the suspension, and the sensitivity axis of the photodetector is parallel to the normal of the collector.
Работа предлагаемой системы состоит в следующем (простой вариант).Пользователь коллектора включает тумблерои 13 электропитание системы и, ориентируясь по показаниям индикатора 6, фиксирующего сигнал фотоприемника 5, последовательно тумблерами 11, 12 подает импульсы управления (прямой или обратной полярности) на блок 8, откуда они, усиленные по мощности, поступают на соответствующие входы (прямого или обратного хода) шаговых моторов 2, 3. Моторы поворачивают коллектор 4 в азимуте и по высоте до углового положения нормали коллектора, при котором показания индикатора 6 будут максимальны. После этого пользователь прекращает работу с тумблерами 11, 12 и нажимает кнопку "Пуск", которая подает электропитание на часовой механизм 7. Система переходит на автоматический режим работы.The operation of the proposed system is as follows (simple version). The user of the collector turns on the toggle switch 13 power supply of the system and, guided by the readings of the indicator 6, recording the signal of the photodetector 5, sequentially with the toggle switches 11, 12 supplies control pulses (forward or reverse polarity) to the unit 8, from where they, amplified in power, are fed to the corresponding inputs (forward or reverse stroke) of the stepper motors 2, 3. The motors rotate the collector 4 in azimuth and in height to the angular position of the collector normal, at which the readings of the indicator 6 will be maximum. After this, the user stops working with the toggle switches 11, 12 and presses the "Start" button, which supplies power to the clock mechanism 7. The system switches to the automatic mode of operation.
В сложном варианте работы операции предварительной ориентации должна выполнять автоматика, что диктуется специфическими условиями, например, наличием полей с большим количеством коллекторов.In a complex version of the operation, preliminary orientation must be performed automatically, which is dictated by specific conditions, for example, the presence of fields with a large number of collectors.
С момента получения питания часовой механизм 7 выдает на блок 8 и параллельно на командный блок 9 стартовые импульсы с периодами следования Тг и Тв, которые запоминаются в блоке 9 и, усиливаясь в блоке 8 по мощности, поступают с него соответственно на шаговые моторы горизонтальной и вертикальной осей карданного подвеса 1. Моторы поворачивают коллектор 4 соответственно на углы hг и hв, определяемые величиной шага по соответствующей оси подвеса. В простом случае целесообразно выбрать такие величины шагов, которые повернут коллектор на углы изменения углов ориентации солнца за время периодов следования стартовых импульсов с часового механизма. В это случае нормаль коллектора к концу периода будет догонять переместившееся солнце, осуществляя таким образом непрерывное слежение за солнцем даже если оно закрыто плотными облаками. Следовательно, в каждый данный момент коллектор будет вырабатывать максимально возможную в данных условиях тепловую или электрическую мощность.From the moment of receiving power, the clock mechanism 7 sends to the block 8 and in parallel to the command block 9 starting pulses with the periods of repetition T y and T y , which are stored in the block 9 and, being amplified in the block 8 by power, are sent from it, respectively, to the step motors of the horizontal and vertical axes of the gimbal suspension 1. The motors turn the collector 4, respectively, by the angles h y and h y , determined by the step value along the corresponding suspension axis. In a simple case, it is advisable to select such step values that will turn the collector by the angles of change of the angles of orientation of the sun during the periods of repetition of starting pulses from the clock mechanism. In this case, the collector normal will catch up with the moved sun by the end of the period, thus implementing continuous tracking of the sun even if it is covered by dense clouds. Consequently, at each given moment the collector will generate the maximum possible thermal or electrical power under the given conditions.
В течение всего времени слежения коллектора за солнцем сигнал фотоприемника 5 поступает на командный блок 9. Когда сигнал в результате пропадания солнца из поля видимости фотоприемника 5 падает до заданного порогового значения, блок 9 снимает питание с часового механизма 7 и подает серию импульсов с периодами следования значительно меньшими периодов импульсов слежения. но в таком же количестве, через блок 8 на обмотки обратного хода шаговых моторов 2 и 3, которые возвращают коллектор в исходное положение, после чего блок 9 снимает электропитание со всей системы.During the entire time of tracking of the collector by the sun, the signal of the photodetector 5 is sent to the command unit 9. When the signal as a result of the disappearance of the sun from the field of view of the photodetector 5 falls to a specified threshold value, the unit 9 removes power from the clock mechanism 7 and supplies a series of pulses with periods of repetition significantly shorter than the periods of the tracking pulses, but in the same quantity, through the unit 8 to the return windings of the stepper motors 2 and 3, which return the collector to its original position, after which the unit 9 removes power from the entire system.
В следующем включении системы начальную ручную ориентацию необходимо повторить, т.к. положение солнца относительно плоскости горизонта будет уже иным.The next time the system is turned on, the initial manual orientation must be repeated, since the position of the sun relative to the horizon plane will already be different.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2844363C1 true RU2844363C1 (en) | 2025-07-29 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459152C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-08-20 | Ирина Юрьевна Поспелова | Combined solar power supply system |
| US20120266938A1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-10-25 | Aspect Solar Pte Ltd | Solar tracking system and method for concentrated photovoltaic (cpv) systems |
| RU135779U1 (en) * | 2013-07-15 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | SOLAR POWER ORIENTATION DEVICE |
| US9995507B2 (en) * | 2009-04-15 | 2018-06-12 | Richard Norman | Systems for cost-effective concentration and utilization of solar energy |
| US11509258B2 (en) * | 2018-12-14 | 2022-11-22 | Xirasol Pty Ltd | Solar tracking installation |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9995507B2 (en) * | 2009-04-15 | 2018-06-12 | Richard Norman | Systems for cost-effective concentration and utilization of solar energy |
| US20120266938A1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-10-25 | Aspect Solar Pte Ltd | Solar tracking system and method for concentrated photovoltaic (cpv) systems |
| RU2459152C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-08-20 | Ирина Юрьевна Поспелова | Combined solar power supply system |
| RU135779U1 (en) * | 2013-07-15 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | SOLAR POWER ORIENTATION DEVICE |
| US11509258B2 (en) * | 2018-12-14 | 2022-11-22 | Xirasol Pty Ltd | Solar tracking installation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1179225A (en) | Sun position sensor for two axis tracking | |
| Kalogirou | Design and construction of a one-axis sun-tracking system | |
| Khujamatov et al. | Modeling and research of automatic sun tracking system on the bases of IoT and Arduino UNO | |
| Ahmad et al. | Power feasibility of a low power consumption solar tracker | |
| CN106026882B (en) | A kind of group control system of intelligent sun tracker | |
| JP5061047B2 (en) | PV system tracking system | |
| CN103425137A (en) | Solar real-time tracking system | |
| Huynh et al. | Comparison between open-and closed-loop trackers of a solar photovoltaic system | |
| Afarulrazi et al. | Solar tracker robot using microcontroller | |
| CN101995882A (en) | Real-time sun tracking system | |
| Rana | A study on automatic dual axis solar tracker system using 555 timer | |
| Whavale et al. | A review of Adaptive solar tracking for performance enhancement of solar power plant | |
| RU2844363C1 (en) | Solar collector orientation system | |
| US20120167871A1 (en) | Photovoltaic and Thermal Energy System With Improved Tracking | |
| CN102789239B (en) | Double-shaft high-precision solar tracking motor controller | |
| Keskar Vinaya | Electricity generation using solar power | |
| Ramya et al. | The implementation of solar tracker using Arduino with servomotor | |
| CN107728651A (en) | A kind of method that faceted pebble type solar azimuth automatic tracing instrument and control solar panels turn to | |
| Djamiykov et al. | Research and design of effective positioning algorithm for solar tracking system | |
| CN211506266U (en) | Day-by-day system of double-glass double-sided photovoltaic module | |
| CN201113837Y (en) | Light ray automatic following control circuit for light gathering solar power generation | |
| KR101067943B1 (en) | Solar tracking device and control method | |
| Xu et al. | All-weather automatic solar tracking method applied in forest fire prevention | |
| Lun | Intelligent detection and adaptive tracking technique used in photovoltaic power system | |
| CN112306099A (en) | Intelligent solar automatic tracking system |