定日镜。方案、说明

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太阳能的领域之一是利用太阳能电池板将太阳能直接转换为电能。本文介绍了一种简单的设备，可以让您自动将太阳能电池定向到太阳。

众所周知，赤道处地球表面的光通量功率达到1,1kW/m2（莫斯科纬度约为0,5kW/m2）。

其中大约40%的能量可以通过英国桑迪亚国家实验室公司制造的基于砷化氮化铟镓的太阳能电池转化为电能。在某些情况下，建议使用效率为 20% 的传统太阳能电池 [1]。

太阳能电池的效率取决于许多因素，但其元件相对于辐射源的方向是决定性的。为了保持太阳能电池板的最佳照明，人们开发了各种跟踪系统 - 从最简单的模拟系统到模拟数字系统 [2]。此类设备的调整很复杂，因为它们的操作阈值不仅取决于差异，而且还取决于总照明强度。此外，需要维护人员的干预才能将此类系统恢复到原始状态。

所提出的设备（定日镜）使用脉冲控制，在没有外界干扰的情况下能够将太阳能电池定向到最佳照明。定日镜示意图如图1所示。 1.1、由一个时钟发生器（DD1.2、DD1）、两个积分电路（VD2R2C2、VD3R3C1.3）、相同数量的整形器（DD1.4、DD2）、一个数字比较器（DD1.5）、两个逆变器(DD1.6、DD1)和晶体管开关(VT6-VT1)用于控制电动机MXNUMX的旋转方向，其控制安装有太阳能电池的平台的旋转。

（点击放大）

通过电源（来自太阳能电池本身或来自电池），元件DD1.1、DD1.2上的发生器开始生成频率约为300Hz的时钟脉冲。当装置工作时，比较反相器DD1.3、DD1.4和积分电路VD1R2C2、VD2R3C3产生的脉冲的持续时间。它们的陡度取决于积分时间常数，而积分时间常数又取决于光电二极管 VD1 和 VD2 的照度（电容器 C2 和 C3 的充电电流与其照度成正比）。

来自积分电路输出的信号被馈送到电平整形器DD1.3、DD1.4，然后馈送到在DD2微电路的元件上制作的数字比较器。根据比较器输入脉冲持续时间的比率，元件 DD2.3（引脚 11）或 DD2.4（引脚 4）的输出处会出现低电平信号。当光电二极管的照明相等时，比较器的两个输出端都会出现高电平信号。

需要反相器DD1.5和DD1.6来控制晶体管VT1和VT2。第一个反相器输出端的高信号电平使晶体管 VT1 打开，而第二个反相器 VT2 的输出端则打开晶体管 VT3。这些晶体管的负载是大功率晶体管VT6、VT4和VT5、VT1的关键，它们切换电动机M4的电源电压。 R4C6R5和R5C7R1电路平滑控制晶体管VT2和VTXNUMX基极的纹波。

电机的旋转方向根据电源连接的极性而变化。数字比较器不允许所有关键晶体管同时打开，从而保证了系统的高可靠性。

随着日出，光电二极管VD1和VD2的照度将不同，电动机将开始将太阳能电池板从西向东转动。随着整形器产生的脉冲持续时间差的减小，产生的脉冲的持续时间将减小，太阳能电池的旋转速度将逐渐减慢，从而保证其精确定位。因此，通过脉冲控制，电机轴的旋转可以通过太阳能电池直接传输到平台，而不需要使用变速箱。

白天，太阳能平台将随着太阳的运动而旋转。随着黄昏的到来，数字比较器输入端的脉冲持续时间将相同，系统将进入待机模式。该状态下，设备消耗的电流不超过1,2mA（定向模式下，取决于电机功率）。

定日镜电池用于存储太阳能电池产生的能量并为电子单元本身供电。由于电机仅开启以转动电池（即短时间），因此没有电源开关。

所描述的装置将太阳能电池定向在水平面中。然而，在定位时，应考虑该地区的地理纬度和一年中的时间。如果该设计辅以根据类似方案组装的垂直偏转块，则可以在两个平面上完全自动化电池的定向。

除了图中所示的之外，设备中还可使用 K564、K176 系列微电路（电源电压为 5 ... 12 V）。晶体管 KT315A 可与任何 KT201、KT315、KT342、KT3102 系列和 KT814A 互换 - 与任何 KT814、KT816、KT818 系列以及具有任何字母索引的锗 P213-P215、P217 互换。在后一种情况下，应在晶体管 VT3-VT6 的发射极和基极之间连接阻值为 1 ... 10 kOhm 的电阻，以防止由于较大的反向电流而导致晶体管意外断开。

可以使用电池本身的单独太阳能电池（有极性连接）、不带偏置电路的光电晶体管以及光敏电阻（例如任意修改的 SF256、SFZ 或 FSK）来代替 FD2 光电二极管。只需要根据数字比较器的可靠工作来选择(通过改变电阻R1的阻值)时钟发生器的频率即可。

该设备的所有部件均安装在由双面箔玻璃纤维制成的印刷电路板上（图 2）。晶体管VT3 - VT6用螺钉固定在板上，并配有面积约为10cm2的L形散热器，由1,5mm厚的铝合金片条弯曲而成。当使用更强大的电动机时，这些晶体管被放置在电路板外部的单独散热器上，以提供有效的散热。该板放置在密封的塑料盒中，与太阳能电池固定在同一水平面上。

定日镜

绿光滤光片用于保护光电二极管免受过度照射。不透明的窗帘放置在光电传感器之间。它垂直于电路板固定，当照明角度变化时，它会遮挡其中一个光电二极管。

太阳能电池安装在平台上，平台下方安装有 MP-3-015 电动机（供电电压 6 V），使其在水平面内旋转。可以使用更强大的电机，其中轴的旋转方向也根据电压的极性而变化。

电池通过集电器连接至电池，其充电电流对应于电池产生的最大电流。

该设备由可维修部件组装而成，无需调整即可立即开始工作。其灵敏度使得电池可以放心地由距光电传感器 2,5 m 处的 MN 0,15 V-3 A 灯发出的光通量引导。

文学

Zinoviev K., Pantuev V. 为 REA 供电的太阳能电池。 - 广播，1995 年，第 1 期，第 44 页2；第 43 页，第 44 页。 XNUMX、XNUMX。
Bayere T. 20 太阳能电池设计。 - M.：和平号，1988 年。

作者：I. Tsaplin，克拉斯诺达尔

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