Система слежения за солнцем

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПА,П,НТУ (Г

Комитет Российской Федерации пе патентам и товарным знакам

1. (21} 5003523/06 (32) 26.07.91 . (46) 30.1193 Бюл. Na 43И (76) Максимов 8италий Сергеевич (54) СИСТЕМА СЛЕЖЕНИЯ 3А СОЛНЦЕМ (57) Использование: для регулирования положения гелиостата в азимутальной и зенитальной плоскости. Сущность изобретения: система слежения за сонцем содержит неподвижный-и подвижный датввти солнечной радиации, блок дискриминации, к которому подключены фотоэлектрические преоб(19) RU (11) 2ОО3930 С1 (51) 5 Р24Л2 38 разоватепи неподвижного датчика, выход которого подключен к входному каналу блока сравнения. К другому каналу блока сравненил подключен подвижный датчик Выход блока сравнения подключен к модулю фазно-координатной развертки, выход которого через усилители подключен к сервомоторам исполнительных механизмов движения гелиостата в азимутапьной и зенитапьной плоскостях Фотоэлектрические преобразователи датчиков оснащены предвкпюченной выпукло-вогнутой пинзоч. 1 зл.ф — пы, 3 ил.

2003930

Изобретение относится к гелиатехнически устройствам и, в частности, к системам слежения за солнцем.

Известна система слежения за солнцем, содержащая датчики солнечной освещенности и аварийной ситуации, электрически связанные с блоками управления исполнительными механизмами; приемник-излучатель, электрически связанный с блоком управления исполнительным механизмам, датчик режимов коррекции положения гелиастата, датчик |.ro углового положения и угловага положения приемника-излучателя, входной и выходной блоки коммутатора и выходной блок, причем датчики уровня солнечной освещенности, аеа» рийнай ситуации, режимов коррекции пала>кения гелиастата подключены к блоку уставак режимов работы, первый выход котарага подключен к блоку уставак положе- 20 ния гелиастата, второй и третий выходы —. к входному и выходному коммутаторам, четвертый — к блоку уставак приемника-излучателя, выход которого соединен с исполнительным механизмам через блок 2 -» управления и блок коррекции.

Известна система слежения за солнцем, содержащая датчик пала>кения солнца, представляющий собой две солнечные батареи из фотоэлектрических элементов, 30 размещенные на основании и сориентированные на солнце и разделенные вертикальной батарейной перегородкой, причем такаатвады обеих солнечных батарей датчика присоединены к дифференциальному 35 усилителю, собранному иа двух транзисто" рах, реле времени, схему переключения двигателя системы слежения, схемы выключения всей установки и возврата ее в исходное положение, датчик положения, датчики 40 системы слежения и ограничения угла г1аворота, электродвигатель и ега блок питания.

Рассмотренная структура системы слежения за солнцем описана в сборнике "Преабразаватели солнечной энергии на "5 полупроводниках", M„ Наука, 1968.

К недостаткам описанной системы слежения относятся следующие. Слежение осуществляется только в азимутальной плоскости, чта снижает электраэнергаатда- 50 чу гелиаустрайства почти на 10-15; „а эта удорожает себестоимость гелиаэлектраэнергии, Конструкция датчика солнечной освещенности позволяет осуществлять слежение только в азимутальнай плоскости. Сложность системы слежения ударажает ее и снижает ее точность и быстродействие.

Рассмотренная системз слежения за солнцем принята в качестве прототипа.

Изобретение ставит перед собой следующие цели: повышение электроэнерговыработки обьекта в виде гелиоэлектрической установки за счет обеспечения слежения дополнительно и в зенитальной плоскости; повышение точности слежения в азимутальном и зенитальном направлениях путем введения статического и подвижного датчиков освещенности, подключенных к. блоку сравнения; повышение точности и быстроты слежения за счет подключения системы к управляющему микропроцессору; повышение точности слежения за счет использования блока дискриминации с модулем амплитудно-фазной развертки.

Сущностью изобретения, выполняюще-. го поставленные цели, является следующее, Система слежения выполнена с подвижным и статическим датчиком, последний из которых через блок дискриминации подключен к одному из каналов блока сравнения, второму и третьему входным каналам которого подключены соответственно подвижный датчик, закрепленный на гелиоустановке, и управляющий микропроцессор, а -выход блока сравнения подключен к блоку фазнокаардинатной развертки, выход которой чере3 усилители подключен соответственно к исполнительным сервомоторам азимутального и зенитального поворотных устройств гелиаустанавки. Датчики системы слежения; подвижный и неподвижный, выполнены на фотодиодных .элементах с предвключенными индивидуальными оптическими концентрирующими линзами, На фиг;1 показана структурная схема системы слежения 9 азимутально-зенитальнай плоскости; на фиг.2 - статический датчик освещенности с группой фотоэлектрических элементов,. расположенных на сфере; на фиг.3 — подвижный датчик освещенности.

Система 1 слежения за солнцем содержит статический датчик 2 освещенности, подвижный датчик 3 освещенности и управляющий микропроцессор 4, подключенный одним выходным каналом к дискриминатору 5, а другим — к блоку 7 сравнения, Датчик 2 освещенности, состоящий из и фотоэлектрических элементов 6, подключен каждым из элементов 6 к дискриминатору 5 сигналов, выход которого с максимальным электрическим сигналом подключен, как и подвижный датчик 3 освещенности, к блоку

7 сравнения, выход которого подключен к входу модуля 8 фазно-координатной развертки, выходы которого подключены к усилителям 9 и 10 сервомоторов 11 и 12 исполнительных механизмов поворота в азимутальнай и зенитальной плоскостях, 2003930

30

Неподвижный датчик 2 освещенности состоит из сферического корпуса 13 с внутренней полостью 14, причем по внешней поверхности корпуса 13 закреплены и фотоэлектрических элементов 6, выводные электроды которых 15 и 16 присоединены к токоотводам 17 и 18 от каждого элемента 6 и которые жгутом 19 выходят через втулку

20 корпуса 13, закрепленного на штативе

21, установленном на основании 22. Подвижный датчик 3 освещенности закреплен на элементе 23 гелеустановки и состоит иэ фотоэлектрического элемента 24, на светоприемную часть которого лучи концентрируются с помощью выпукло-вогнутой оптической линзы 25. Выводные электроды

26 и 27 фотоэлектрического элемента 24 подключены к токопроводам 28 и 29, подключенным непосредственно к входу блока

7 сравнения. Фотоэлектрические элементы

3 и 6 выполнены идентичной конструкции с предвключенными выпукло-вогнутыми опткаческими линзами 25 и близкими вольт-амперными характеристиками.

Система 1 слежения за солнцем работает следующим образом. Солнечная радиация попадает на фотоэлектрические элементы 6 и 24 датчиков 2 и 3 освещенности и вызывает в них фототоки, причем электрические сигналы от множества и фотоэлектрических датчиков 6 поступают по автономным токоотводам 17 и 18 на вход дискриминатора 5, в котором производится селекция с помощью микропроцессора 4 с выделением максимального сигнала из поля телесного угла, охватывающего все экстремальные положения солнца расположением в этом поле множества и фотоэлектрических элементов 6, причем максимальный электрический сигнал поступает на выход дискриминатора 5 и с него— на вход блока 7 сравнения, на котором через другой канал подается сигнал с подвиж. ного датчика 3 освещенности и в котором сигналы от датчиков 2 и 3 сравниваются и через дифференциальный усилитель блока

7 подаются на вход модуля 8 фазно-координатной развертки, в котором они преобразуются в соответствующие импульсы развертки, в котором они преобразуются в соответствующие импульсы напряжения, поступающие на выходные каналы модуля

8, которые через усилители 9 и 10 поступают на сервомоторы 11 и 12, движущие исполнительные механизмы перемещения в азимутальной и зенитальной плоскостях до такого момента, когда электрические сигналы датчика 3 и фотоэлектрического элемента 6 с максимальным сигналом датчика 2 не выровняются по величине, тогда на вход модуля 8 поступает нулевой сигнал и сервомоторы 11 и 12 оказываются обесточенными и гелиоустановка находится в положении восприятия максимальной солнечной радиации. При изменении положения солнца процесс повторяется.

Изобретение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества. Система слежения рассчитана на управление в азимутальной и зенитальной плоскостях.

Это повышает энергоотдачу гЕлиоустановки и снижает себестоимость солнечной энергии. Применение микропроцессора и системе позволяет увеличить точность и повысить быстродействие системы слежения, что также увеличивает энергоотдачу гелиоустанавки. Использование системы датчиков освещенности, подзижного и неподвижного, позволяет упростить систему и этим ее удешевить. Применение для подвижного и неподвижного датчиков фотоэлектрических элементов с предвключенными .выпукловогнутыми оптическими линзами позволяет повысить точность управления и уменьшить габариты и стоимость системы. Система слежения может быть использована в системе слежения 33 полем гелиоустановок на базе общих неподвижного датчика, дискриминатора, микропроцессора при индивидуальных модуле фазно-координатной развертки, блоках сравнения и подвижных датчиках.

Изобретение может быть использовано в гелиоустановках с регулированием положенил гелиостатов относительно солнца и для регулирования положения гелиостатов в поле гелиостатав, (56) Авторское свиде гельство СССР

N 840609, кл, F 24! 2/38, !981.

Г!реобразователи солнеч>:ой энергии на полупроводниках. M.; Наука, 1968,с,43-47.

Формула изобретения вещенности выполнен в виде сферы, уст1. СИСТЕМА СЛЕЖЕНИЯ ЗА СОЛН- ройство управления исполнительным

ЦЕМ, содержащая установленный непод- механизмом выполнено в виде блока сраввижно датчик освещенности, имеющий по нения и блока дискриминации, выходом меньшей мере на части его периферийной 6 подключенного к входу блока сравнения, поверхности фотопреобразователи, и фо- выход которого подключен к входу модуля тоэлектрический датчик освещенности, ус- фазно-координатной развертки блока дис-. тановленный на подвижном обьекте, криминации, при этом фотопреобразоватепричем оба датчика подключены к устрой- ли неподвижно установленного датчика ству управления по меньшей мере в одной 10 подсоединены к входу блока дискриминаплоскости исполнительным механизмом ции, а датчик подвижного объекта - к входу поворота обьекта, имеющему блоки пита- блока сравнения. ниясусилителемэлектропривода исполни- 2. Система по п.1, отличающаяся тем, тельного механизма, отличающаяся тем, что перед фотопреобразователями обоих что. неподвижно установленный датчик ос- датчиков установлены линзы.

1 .ЗФВ;Ю

2003930

Тираж . - Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3321

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель 8. Максимов

Редактор Т. Лошкарева Техред M.Моргентал Корректор Н. Милюкова