طراحي و ساخت دنبال كنندۀ خورشيدي دقيق دومحوره با توان مصرفي بسيار كم مبتني بر آشكارسازهاي جديد مكانيكي و الكترونيكي

Design and Manufacturing of a Low-Power Dual-Axis Sun Tracker Based on Novel Mechanical and Electrical Detectors

در اين مقاله دنبال كنندۀ خورشيدي دو محوره جديدي ارائه ميگردد كه با توان مصرفي كم، به افزايش 60 درصدي در وات ساعت دريافتي سلول هاي خورشيدي در طول شبانه روز مي انجامد. آشكارسازهاي مكانيكي و الكترونيكي جديدي براي حذف خطاي زاويه اي انحراف نسبت به خورشيد پيشنهاد شده اند كه براساس آن، مجموعه دنبال كننده خورشيدي با توان مصرفي كم، ضريب اطمينان بالا و هزينه بسيار پائين قابل پياده سازي است. جهت بهينه سازي فرآيند دريافت انرژي در تمام فصول سال، علاوه بر چرخش در راستاي غربي-شرقي، امكان تغيير زاويه در راستاي شمالي-جنوبي نيز پيش بيني و فراهم شده است. نتايج تست پس از ساخت نشان مي دهد كه با استفاده از آشكارسازهاي مكانيكي و الكترونيكي پيشنهادي، توان متوسط مصرفي دو جك پيستوني با تحمل بار 2 كيلوگرمي ناشي از پنل 40 وات، به كمتر از 10 ميلي وات در طول 13 ساعت روشنايي روز كاهش مي يابد. دستگاه نياز به منبع تغذيه بيروني ندارد و توان مورد نياز جهت چرخش پنل و عملكرد مدار كنترلي از باتري شارژ شده توسط خورشيد تأمين مي شود. با استفاده از طرح پيشنهادي، مجموع وات-ساعت دريافت شده از خورشيد در طول روز تابستاني 60 درصد نسبت به حالت پنل ثابت افزايش مي يابد. همچنين، درصد جريان متوسط مصرفي مجموعه دنبال كننده به جريان دريافتي پنل، به حدود 0.13 درصد بهبود يافته است. در فرآيند طراحي قطعات مكانيكي، كه با استفاده از نرم افزار CATIA انجام شده است، امكان تحمل وزن مجموعه اي از پنل هاي خورشيدي تا توان نامي 1200 وات وجود دارد.

In this paper the conventional structure of dual-axis sun tracker is modified based on new mechanical and electrical detectors which are proposed to reduce both the angular error and power consumption. Automatic adjustment of the azimuth, latitude and altitude angle for the photovoltaic panels improves the performance of converting solar energy to the electrical energy, throughout all the seasons. In other words, both the north-worth and east-west angular error is continuously minimized until that the panel’s surface is solarized with the maximum energy. Post-Fabrication results show that the proposed control circuit and two actuators consume the average power of less than 10mWatt alongside the 13-hour of a summer day. The external power source is no longer required because the received power is saved in a battery in order to provide the power of the control circuit. The ratio of the required energy to the saved energy is optimized to around 0.13%. Measurement results confirm that the total Watt-hour during a summer day is improved around 60 percent in comparison to the case that a fixed panel is used. Design of the mechanical objects are performed using CATIA software such that endure up to 1200Watt panel array.