Введение 5
1 Солнечные панели 6
1.1 Панели солнечных батарей на основе кремния 6
1.2 Панели солнечных батарей на основе прямозонных полупроводников 6
1.3 Применение солнечных электростанций 7
1.4 Типы следящих систем 8
1.5 Выводы по главе 1 9
2. Средства автоматизации для реализации системы корректировки положения солнечных панелей 11
2.1 Создание АСУ ТП и его состав, содержание работ 11
2.2. Оборудование следящей системы 11
2.2.1 Сервопривод SG 90 12
2.2.3 Управляющее устройство на основе микроконтроллера 16
2.2.3 Ручное управление системой 18
2.3 Средства разработки автоматизированной системы 19
2.3.1 Среда динамического моделирования технических систем SimlnTech ...19
2.3.2 Среда 3D моделирования Fusion 360 21
2.3.3 Среда программирования для микроконтроллеров ArduinoIDE 21
2.3.4 Схема автоматизации проекта 21
2.4 Выводы по главе 2 22
3 Реализация макетной модели 23
3.1 Требования к системе 23
3.2 Реализация 24
3.3 Субмодели 24
3.3.1 Субмодель «Блок обмена сигналов» 28
3.3.2 Субмодель «Блок режимов» 30
3.3.3 Режим автоматического управления на основе фоторезисторов 31
3.3.4 Режим автоматического управления «дата» зз
3.3.5 Субмодель «Блок калибровки» 36
3.3.6 Субмодель «Блок графиков» 37
3.4 Окно оператора 40
3.5 Программный код Arduino 42
3.6 Макетная модель 44
3.7 Выводы по главе 3 46
Заключение 47
Список использованных источников 48
Приложение А 51
Солнечная электростанция - инженерное сооружение, преобразующее энергию солнца в электрическую, с помощью фотоэлектрических элементов - панелей солнечных батарей, с последующей подачей электроэнергии в сеть или её резервирования посредством аккумуляторных батарей. Изменение величины светового потока в течении дня; сезонные изменения, а также метеорологические показания - приводят к снижению эффективности вырабатываемой электрической энергии, увеличению сроков окупаемости проекта. Совокупность вышеперечисленных факторов - делает целесообразным применение следящих систем: для корректирования положения солнечных панелей.
Актуальность данной работы обусловлена реализацией двусторонней связи среды моделирования и микроконтроллера, высокими темпами распространения альтернативных источников энергии, и может рассматриваться как один из примеров применения позиционирования модульных панелей солнечной электростанции.
Целью выпускной квалификационной работы является реализация функциональной системы, позволяющей регулировать положение солнечных панелей в нескольких режимах, изготовление макетной модели системы слежения с использованием двухсторонней связи с микроконтроллером Arduino.
Среда решения поставленных задач - SimlnTech, Fusion360, Arduino IDE лицензия на данное программное обеспечение предоставлена на основании наличия статуса - «студент».
В результате выполнения бакалаврской работы, осуществлен обзор применяемых технологий в области генерации электроэнергии путем преобразования солнечного света. Была разработана модель автоматизированного процесса управления положением солнечных панелей. Реализован функционал отладки и точной программной настройки внешних модулей. В ходе работы составлена схема автоматизации обладающих несколькими режимами управления:
- Прямое управление с использованием внешнего устройства;
- Задание угла;
- Автоматическое по показаниям фоторезисторов;
- Автоматическое управление по требуемой дате.
Исполнена двусторонняя связь SimlnTech и микроконтроллера Arduino. Воплощено внешнее управление сервоприводами посредством среды SimlnTech. Спроектирована и осуществлена макетная модель, на базе которой проводилось тестирование системы.
Полученные результаты могут быть использованы для создания двухосевых следящих систем регулирования положения солнечных панелей.
В ходе выполнения получены знания в области работы со средой SimlnTech, в частности подключения внешних устройств и их управления, подключения внешних файлов, реализации алгоритмов автоматического управления. Получены знания в программировании микроконтроллеров, в частотности Arduino. Получены знания в сфере 3D моделирования и последующей печати объекта.
