Розробка конструкції трекер слідкування за сонцем

Abstract

У кваліфікаційній роботі розроблено конструкцію трекера слідкування за сонцем, призначеного для автоматичного визначення положення сонця на небосхилі та орієнтації сонячної панелі у напрямку максимальної інтенсивності сонячного випромінювання. Використання такого пристрою дозволяє підвищити ефективність роботи фотоелектричних систем за рахунок безперервного автоматичного позиціонування приймальної поверхні відносно джерела світла, що забезпечує збільшення вироблення електроенергії порівняно зі стаціонарними конструкціями. У роботі визначено призначення та область застосування пристрою, сформовано технічні вимоги до його функціонування, розроблено структурну та принципову електричні схеми, а також виконано детальний аналіз принципу роботи всіх функціональних вузлів. Проведено обґрунтований вибір сучасної елементної бази, до складу якої входять мікроконтролер, датчики освітленості, драйвери керування електродвигунами, вузли стабілізації живлення, індикатор та допоміжні електронні компоненти. У спеціальній частині виконано компонування виробу, обґрунтовано вибір конструкційних матеріалів, розроблено конструкцію друкованої плати та виконано необхідні конструкторські розрахунки, зокрема оцінку теплових режимів, надійності та енергоспоживання пристрою. У технологічній частині здійснено аналіз технологічності конструкції, розроблено маршрутно-операційну технологію складання виробу, визначено основні матеріали, інструменти та послідовність монтажних операцій. В економічному розділі розраховано собівартість виготовлення та оцінено економічну доцільність реалізації проєкту, а в розділі охорони праці розглянуто вимоги безпечної організації робочого місця й заходи щодо запобігання виробничим ризикам. Результатом виконання кваліфікаційної роботи є розроблена конструкція трекера слідкування за сонцем, яка характеризується простотою конструкції, надійністю, технологічністю, невисокою вартістю виготовлення та можливістю практичного використання у складі сучасних сонячних енергетичних установок для підвищення ефективності перетворення сонячної енергії в електричну.

The qualification work presents the development of a sun tracker designed for automatic determination of the sun's position and orientation of a photovoltaic panel toward the direction of maximum solar radiation. The application of the proposed device makes it possible to improve the efficiency of photovoltaic systems by continuously maintaining the optimal position of the solar panel relative to the light source, thereby increasing electricity generation compared with stationary installations. The thesis defines the purpose and field of application of the device, specifies its technical requirements, and presents the developed structural and electrical schematic diagrams. A detailed analysis of the operating principle of the entire control system is provided. A justified selection of modern electronic components has been carried out, including a microcontroller, light sensors, motor driver circuits, voltage stabilization units, display modules, and auxiliary electronic components required for reliable system operation. The engineering section includes the product layout, selection of construction materials, printed circuit board design, and a number of engineering calculations related to thermal conditions, reliability, and power consumption. The technological section describes the manufacturability of the design, the assembly process, manufacturing technology, material selection, and the sequence of installation and testing operations. The economic section evaluates manufacturing costs and determines the feasibility of implementing the proposed design in practical applications. Occupational safety issues associated with the manufacturing and operation of the device are also considered, with particular attention paid to workplace safety and risk prevention. As a result of the qualification work, a reliable, compact, and technologically advanced sun tracker has been developed. The proposed design is characterized by simplicity, cost-effectiveness, ease of manufacturing, and high operational reliability. The developed device can be successfully applied in modern photovoltaic power systems to increase energy production and improve the overall efficiency of solar energy conversion