Удосконалення систем керування наземними пристроями орієнтації на сонце

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.302499

Ключові слова:

астрономічно-географічна модель сонячної орієнтації, автоматичні наземні трекери, алгоритм орієнтації на Сонце

Анотація

Удосконалено систему керування наземними двовісними пристроями орієнтації на Сонце із швидкодіючим алгоритмом роботи мікроконтролерів. У систему введено геомагнітний датчик для підвищення надійності контролю за  позиціонування сонячних елементів. У основу алгоритму покладено спрощену астрономічно-географічну модель руху Сонця по небесній сфері. Система керування автоматично відслідковує траєкторію руху Сонця та розраховує його кутові координати для текучого моменту часу в будь-який день року і для будь-якої точки земної кулі. Отримані рівняння спрощеної математичної моделі придатні для розрахунківкутіворієнтації на Сонце в реальному часі на 8-ми бітних мікроконтролерах з низькою обчислювальною потужністю. Дослідження системи керування на мікроконтролері AVR-328 показали, що її використання для двовісних системах орієнтації забезпечує високу стабільність та надійність процесу функціонування трекерів. Технічні параметри мікроконтролерів AVR-328 у випадку застосування створеного алгоритму забезпечують виконання системою керування одного кроку переорієнтації за проміжок часу, менший 2 с. Це забезпечує мінімальний технічний період процесу переорієнтації механізмами трекера біля 5 с. Відхилення розрахованого кута орієнтації від точного значення не перевищують 3°, що відповідає відносній похибці реєстрації інтенсивності сонячного випромінювання, меншій 0,3 %. Написана за спрощеним алгоритмом програма мікроконтролера займає біля 65 % його пам’яті. Тому використання алгоритму вивільняє ресурси мікроконтролерів AVR-328 для виконання додаткових операцій з обробки даних та автоматичного керування різними додатковими пристроями, пов’язаними із процесом орієнтації на Сонце. У випадку сонячної енергетики алгоритм забезпечує використання біля 98 % потужності сонячного випромінювання

Біографії авторів

Валентин Петрович Іваницький, Ужгородський національний університет

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра приладобудування

Роман Олексійович Мешко, Ужгородський національний університет

Старший викладач

Кафедра приладобудування

Ігор Іванович Чичура, Ужгородський національний університет

Кандидат фізико-математичних наук, завідувач кафедри

Кафедра приладобудування

Михайло Михайлович Рябощук, Ужгородський національний університет

Кандидат фізико-математичних наук

Кафедра приладобудування

Сергій Валентинович Тютюнников, Ужгородський національний університет

Старший викладач

Кафедра приладобудування

Посилання

  1. Seong, J. C. (2015). Sun position calculator (SPC) for Landsat imagery with geodetic latitudes. Computers & Geosciences, 85, 68–74. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2015.09.011
  2. Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M., Donner, K. J. (Eds.) (2017). Fundamental Astronomy. Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-53045-0
  3. Ivanytsky, V. P., Ryaboschuk, M. M., Stoika, M. V., Tiutiunnykov, S. V. (2021). Astronomical and geographical model for programming microcontrollers of ground-based trackers. Science and Education a New Dimension, IX (255) (32), 11–13. https://doi.org/10.31174/send-nt2021-255ix32-02
  4. Saeedi, M., Effatnejad, R. (2021). A New Design of Dual-Axis Solar Tracking System With LDR Sensors by Using the Wheatstone Bridge Circuit. IEEE Sensors Journal, 21 (13), 14915–14922. https://doi.org/10.1109/jsen.2021.3072876
  5. Amadi, H. N., Gutierrez, S. (2019). Design and Performance Evaluation of a Dual-Axis Solar Tracking System for Rural Applications. European Journal of Electrical Engineering and Computer Science, 3 (1). https://doi.org/10.24018/ejece.2019.3.1.52
  6. Singh, R., Kumar, S., Gehlot, A., Pachauri, R. (2018). An imperative role of sun trackers in photovoltaic technology: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 3263–3278. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.10.018
  7. Saymbetov, A. K., Nurgaliyev, M. K., Tulkibaiuly, Ye., Toshmurodov, Yo. K., Nalibayev, Ye. D., Dosymbetova, G. B. et al. (2018). Method for Increasing the Efficiency of a Biaxial Solar Tracker with Exact Solar Orientation. Applied Solar Energy, 54 (2), 126–130. https://doi.org/10.3103/s0003701x18020111
  8. AL-Rousan, N., Isa, N. A. M., Desa, M. K. M. (2018). Advances in solar photovoltaic tracking systems: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 2548–2569. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.09.077
  9. The tracking system of the sun ST1500. Available at: https://greenchip.com.ua/26-0-196-2.html
  10. Mpodi, E. K., Tjiparuro, Z., Matsebe, O. (2019). Review of dual axis solar tracking and development of its functional model. Procedia Manufacturing, 35, 580–588. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.05.082
  11. Hoffmann, F. M., Molz, R. F., Kothe, J. V., Nara, E. O. B., Tedesco, L. P. C. (2018). Monthly profile analysis based on a two-axis solar tracker proposal for photovoltaic panels. Renewable Energy, 115, 750–759. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.08.079
  12. Robles, C. A., Castro, A. O., Naranjo, J. C. (2017). Dual-axis solar tracker for using in photovoltaic systems. International Journal of Renewable Energy Research, 7 (1), 137–145.doi: https://doi.org/10.20508/ijrer.v7i1.5147.g6973
  13. Sidek, M. H. M., Azis, N., Hasan, W. Z. W., Ab Kadir, M. Z. A., Shafie, S., Radzi, M. A. M. (2017). Automated positioning dual-axis solar tracking system with precision elevation and azimuth angle control. Energy, 124, 160–170. https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.02.001
  14. Zhu, Y., Liu, J., Yang, X. (2020). Design and performance analysis of a solar tracking system with a novel single-axis tracking structure to maximize energy collection. Applied Energy, 264, 114647. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.114647
  15. Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation. (2017). World Meteorological Organization. Geneva. https://doi.org/10.25607/OBP-432
  16. Mazidi, M., Naimi, Sa., Naimi, Se. (2014). The AVR microcontroller and embedded systems: using Assembly and C. Boston: Pearson. Available at: https://api.pageplace.de/preview/DT0400.9781292054339_A24572125/preview-9781292054339_A24572125.pdf
  17. Software. Available at: https://www.arduino.cc/en/software
Удосконалення систем керування наземними пристроями орієнтації на сонце

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-04-30

Як цитувати

Іваницький, В. П., Мешко, Р. О., Чичура, І. І., Рябощук, М. М., & Тютюнников, С. В. (2024). Удосконалення систем керування наземними пристроями орієнтації на сонце. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(9 (128), 53–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.302499

Номер

Том 2 № 9 (128) (2024): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Valentyn Ivanytsky, Roman Meshko, Igor Chychura, Myhajlo Rjaboschuk, Serhii Tiutiunnykov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.