تصميم المتتبع الشمسي ودائرته لتوجيه الالواح الشمسية

كيف تقوم بتصميم نظام التتبع شمسي ؟

في الشائع هو ان الالواح الشمسية بتكون ثابتة ولاتقوم بتتبع حركة الشمس.

نوفر لك هنا دائرة ونظام تتبع شمسي Solar Tracker System يمكنك من توجيه الالواح الشمسية بشكل اتوماتيك متتبعاً حركة الشمس محاولاً جعل الالواح الشمسية متعامدة مع اشعة الشمسي ، ولضمان الحصول على اعلى استفادة من اشعة الشمسي طوال اليوم.

ويبدأ نظام التتبع الشمسي بالعمل وبدأ عملية تتبع الشمس من بداية شروقها موجهاً الالواح الشمسية نحوها على مدار اليوم وحتى الغروب. ويبداً من جديد في اليوم التالي مكرراً نفس العملية. ومن اهم مميزات: المتتبع الشمسي بإنه يوفر لك اقصى إستفادة من اشعة الشمسي واقصى إستفادة للمساحة المتواجد بها اللوح الشمسي.

الفرق في الطاقة مكتسبة بين نظام الالواح الثابت والمتتبع

المتتبع الشمسي الذي نتحدث عنه اليوم ذو محورين محور رأسي Vertical axis و محور افقي Horizontal axis. وبالتالي يمكن تتبع حركة الشمسي الواضحة تماماً من اي مكان في العالم. وهذا النوع من المتتبعات المزدوجة Dual Axis tracker يتتبع الشمس من الشرق إلى الغرب ومن الشمال إلى الجنوب لكسب طاقة إضافية (وزيادة بنسبة 40% تقريباً) من الطاقة.

فكرة عمل نظام التتبع الشمسي

فكرة عمل المتتبع الشمسي هي تصميم اساس المتتبع وهو عبارة عن حامل للألواح الشمسية وبمحورين قابلين للتعديل وبقاعدة مثبتة على الأرض ، والمحورين قابلين للحركة وامكانية التعديل عليهم بحيث ان كل محور له القدرة على الألتفاف حول نفسه في الاتجاهين. وذلك لانه سوف يتم التحكم في اتجاهتهم من خلال محركين DC يتم إلحاقهم بهم بواسطة التروس Gear.

ومبدأ تتبع اشعة الشمس يعتمد على LDR وهي مقاومة ضوئية تتغير قيمتها بتغير شدة الضوء الساقط عليها. تقوم هذه المقاومة الضوئية بإعطاء قيمة لدائرة الكترونية ، وهي الدائرة المسئولة عن ترجمة هذا التغير وتحويلها إلى امر لكلاً من المحركين وبالاتجاه المطلوب.
في الجزئ الخاص بالمحركات يمكنك استخدام محركين DC ذو عزم قوي وسرعة دقيقة إلى حداً ما Geared DC Motor ويعمل بجهد 12فولت.

الدائرة الالكترونية

مكونات الدائرة الالكترونية

OP-Amp LM339

IC  Driver L293D

LDR*4

Diode 1N4148*4

R: 10k*4 , 12k*4 , 22k*2 , 50k*2

VR: 47k*2 , 100k*2

تتكون دائرة المتتبع الشمسي من شريحة IC LM339 وبداخلها تحتوي على اربعة مقارنات A1 , A2 , A3 ,A4. وتحتوي الدائرة ايضاً على شريحة IC L293D قيادة المواتير H-Bridge Motor Driver وبعض المكونات الاخرى لضمان عملها بالشكل المطلوب.
والمقاومات الضوئية LDR1 : LDR 4 مستخدمين كحساسات لكشف عن موضع اللوح بالنسبة للشمس ، وذلك من خلال إرسال إشارة إلى L293 IC2 والمسئول عن قيادة المواتير بتحريك اللوح الشمسي نحو اتجاه الشمس.

LDR1 و LDR2 يتم تثبيتهم على حواف اللوح الشمسي على طول المحور X ، ثم توصيلهم في الدائرة باطراف المقارن A1 و A2 كما موضح بالدائرة الالكترونية ، وتم وضع كلاً من VR1 و VR2 للحصول على خرج Low على اطراف الخرج 1 و 2 للمقارن A1 و A2.  بحيث يتوقف المحرك M1 عن الدوران بمجرد ان تصبح اشعة الشمس عمودية على اللوح الشمسي.

عندما تستقيل LDR2 إضاءة اكثر من LDR2 فإن مقاومتها سوف تكون إذا اقل من قيمة مقاومة LDR1 ، فيصبح لدينا دخل high على كلاً من الطرف 7 و 4 للمقارنات A1 و A2. وكذلك سوف تتغير قيمة الخرج على الطرف 1 لـ A2 من low الى high مشغلاً المحرك M1 في إتجاه واحد وهو اتجاه عكس عقارب الساعة ↺ ومحركا اللوح الشمسي متتبعاً اشعة الشمس.

وعندما تستقبل LDR1 إضاءة اكثر من إضاءة LDR  فإن مقاومتها سوف تكون إذا اقل من قيمة مقاومة LDR2 ، فيصبح لدينا دخل Low على كلاً من الاطرف 7 و 4 للمقارنات A1 و A2. و سوف تتغير قيمة الخرج على الطرف 2 لتتحول الى high نتيجة
لأن قيمة الجهد على طرف الدخل 5 للمقارن A1 هي الان اعلى من قيمة الجهد المطبق على طرف الدخل 4.

والتغيير في قيمة الخرج على الطرف 2 للمقارن من low الى high سوف تعطي امر لـ Lm339 بتشغيل المحرك M1 في اتجاه عقارب الساعة ↻ ومحركاً اللوح الشمسي معه.
وذلك بالنسبة لـ دوران اللوح حول المحور X ( اي فوق وتحت ). ونفس الإمر بالنسبة لـ LDR3 و LDR4 وتعقب الشمس وبدوران اللوح حول المحول Y ( اي يمين ويسار )

اقرأ ايضاً:

الالواح الشمسية ؟ انواعها وكيف تعمل ومكونات الانظمة الشمسية
طائرة بدون طيار تعمل بالطاقة الشمسية
السخان الشمسي 1: ما هي تقنية تسخين المياه بالطاقة الشمسية
السخان الشمسي 2: انواع السخان الشمسي وتركيبها الداخلي
السخان الشمسي 3: اللاقط “المجمع Collector” للسخان الشمسي
السخان الشمسي 4: تركيب السخان الشمسي