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지금까지 우리는 태양광 패널을 작동할 때 햇빛의 일반적인 분산에 만족했습니다. 사실, 일부 계절 변화와 시간(동서 방향)이 고려되었습니다. 그러나 태양광 패널은 일단 발견되면 작동 위치에 어느 정도 고정된 상태로 유지되었습니다. 어떤 경우에는 배터리를 대략 태양 방향으로 향하게 하는 등 이에 큰 중요성을 부여하지도 않았습니다.

그러나 태양전지는 태양광선 방향과 정확히 수직으로 위치할 때만 최대 에너지를 생성하며, 이는 하루에 한 번만 발생하는 것으로 경험을 통해 알려져 있습니다. 나머지 시간에는 태양전지의 효율이 10% 미만이다.

하늘에서 태양의 위치를 추적할 수 있다고 가정해 보세요. 즉, 낮 동안 태양전지판이 항상 태양을 직접 향하도록 회전시키면 어떻게 될까요? 이 매개변수를 변경하는 것만으로도 태양전지의 총 출력이 약 40% 증가합니다. 이는 생성된 에너지의 거의 절반에 해당합니다. 즉, 4시간의 유용한 태양 강도가 자동으로 거의 6시간으로 바뀌며, 태양을 모니터링하는 것은 전혀 어렵지 않습니다.

추적 장치의 작동 원리

추적 장치는 두 부분으로 구성됩니다. 그 중 하나는 태양 복사 수신기를 구동하는 메커니즘을 결합하고 다른 하나는 이 메커니즘을 제어하는 전자 회로를 결합합니다.

다양한 태양 추적 방법이 개발되었습니다. 그 중 하나는 극축에 평행한 홀더에 태양전지를 장착하는 것을 기반으로 합니다. 적도 추적 시스템이라는 유사한 장치에 대해 들어보셨을 것입니다. 이것은 천문학자들이 사용하는 인기 있는 용어입니다.

지구의 자전 덕분에 태양이 하늘을 가로질러 움직이는 것처럼 보입니다. 만약 우리가 지구의 자전을 고려한다면, 비유적으로 말하면 태양은 "멈추게" 될 것입니다.

적도 추적 시스템도 비슷한 방식으로 작동합니다. 지구의 극축과 평행한 회전축을 가지고 있습니다.

여기에 태양전지를 부착하고 앞뒤로 회전시키면 지구의 자전을 모방하게 된다(그림 1). 지구의 자전축과 일치하는 축입니다.

태양 추적기
Pic.1

축 기울기 각도(극각)는 지리적 위치에 따라 결정되며 장치가 장착된 장소의 위도에 해당합니다. 당신이 위도 40°N에 해당하는 지역에 살고 있다고 가정해 보겠습니다. 그런 다음 추적 장치의 축은 수평선에 대해 40° 각도로 회전합니다(북극에서는 지구 표면에 수직입니다(그림 2).

태양 추적기
Pic.2

이 기울어진 축을 중심으로 태양 전지를 동쪽이나 서쪽으로 회전시키면 하늘을 가로지르는 태양의 움직임을 시뮬레이션합니다. 지구 자전의 각속도로 태양 전지를 회전시키면 태양을 완전히 "멈출" 수 있습니다.

이 회전은 기계식 팔로워 시스템에 의해 수행됩니다. 축을 중심으로 태양전지를 회전시키려면 모터가 필요합니다. 태양이 매일 움직이는 어느 순간에나 태양전지판의 평면은 이제 태양광선의 방향과 수직이 됩니다.

추적 장치의 전자 부품은 태양의 위치에 대한 정보를 구동 메커니즘에 제공합니다. 전자 명령에 의해 패널이 원하는 방향으로 설치됩니다. 태양이 서쪽으로 이동하자마자 전자 컨트롤러는 태양을 향한 패널의 원하는 방향이 다시 복원될 때까지 전기 모터를 시동합니다.

트래커 특성

우리 추적 장치의 참신함은 태양 전지의 방향이 태양을 향하고 있다는 것뿐만 아니라 제어 전자 "두뇌"에 전력을 공급한다는 사실에도 있습니다. 이는 장치의 설계와 전기적 특성의 독특한 조합을 통해 달성됩니다.

먼저 그림 3을 참조하여 장치의 설계 특징을 살펴보겠습니다. 삼.

태양 추적기
Pic.3

태양전지는 각각 XNUMX개의 요소를 포함하는 XNUMX개의 패널로 구성되며, 직렬로 연결되고 투명한 플라스틱 하우징 평면에 배치됩니다. 패널은 병렬로 연결됩니다.

이 패널은 서로 직각으로 장착됩니다. 결과적으로 모듈 중 적어도 하나는 지속적으로 태양의 빛을 받게 됩니다(아래에 설명된 제한 사항에 따라 다름).

먼저, 패널이 형성하는 각도의 이등분선이 정확히 태양을 향하도록 전체 장치가 배치되는 경우를 고려하십시오. 이 경우 각 패널은 태양을 기준으로 45° 각도로 기울어지며(그림 4) 전기 에너지를 생성합니다.

태양 추적기
Pic.4

장치를 오른쪽으로 45° 회전하면 오른쪽 패널은 평행한 위치를 차지하고 왼쪽 패널은 태양 광선에 수직이 됩니다. 이제 왼쪽 패널만 에너지를 생성하고 오른쪽 패널은 비활성화됩니다.

장치를 45° 더 회전시켜 보겠습니다. 빛은 계속해서 왼쪽 패널에 닿지만 각도는 45°입니다. 이전과 마찬가지로 오른쪽은 조명을 받지 않으므로 에너지가 생성되지 않습니다.

왼쪽에서도 비슷한 회전을 반복할 수 있으며, 오른쪽 패널은 에너지를 생성하고 왼쪽 패널은 비활성화됩니다. 어쨌든 적어도 하나의 배터리가 전기를 생산합니다. 패널이 병렬로 연결되어 있으므로 장치는 항상 전기를 생성합니다. 실험 중에 모듈은 180° 회전했습니다.

따라서 패널의 접합부가 한낮의 태양을 향하도록 특정 장치를 고정하면 태양전지의 출력은 하늘에 있는 태양의 위치에 관계없이 항상 전압을 생성합니다. 새벽부터 황혼까지 장치의 일부가 태양에 의해 조명됩니다.

좋은데 왜 이게 다야? 이제 알아보십시오.

전자 태양 추적 시스템

하늘을 가로지르는 태양의 움직임을 따라가려면 전자 제어 회로가 두 가지 기능을 수행해야 합니다. 우선 추적이 필요한지 여부를 결정해야 합니다. 안개나 구름 등 햇빛이 충분하지 않으면 전기 모터를 구동하는 데 에너지를 낭비할 필요가 없습니다. 이것이 위에서 설명한 장치가 주로 필요한 목적입니다!

작동 원리를 이해하기 위해 그림 3에 표시된 전자 회로를 살펴보겠습니다. 1. 먼저 릴레이 RL1에 주목해 보겠습니다. 추가 논의를 단순화하기 위해 트랜지스터 Q2이 포화 상태(전도 전류)이고 트랜지스터 QXNUMX가 존재하지 않는다고 가정합니다.

릴레이 RL1은 이를 통해 흐르는 전류에 응답하는 회로 요소입니다. 계전기에는 전류 에너지가 자기장의 에너지로 변환되는 와이어 코일이 포함되어 있습니다. 전계 강도는 코일을 통해 흐르는 전류에 정비례합니다.

전류가 증가함에 따라 전계 강도가 너무 증가하여 릴레이 전기자가 권선 코어에 끌려 릴레이 접점이 닫히는 순간이 옵니다. 이 순간은 소위 릴레이 응답 임계값에 해당합니다.

이제 태양 전지를 사용하여 태양 복사의 임계 강도를 측정하는 데 릴레이가 사용되는 이유가 분명해졌습니다. 기억하시겠지만, 태양전지 전류는 빛의 강도에 따라 달라집니다. 우리 회로에는 실제로 두 개의 태양광 패널이 릴레이에 연결되어 있으며 작동 임계값을 초과하는 전류가 생성될 때까지 릴레이가 켜지지 않습니다. 따라서 응답 임계값을 결정하는 것은 입사광의 양입니다.

전류가 최소값보다 약간 작으면 회로가 작동하지 않습니다. 릴레이와 태양전지는 광량이 최대값의 60%에 도달하면 릴레이가 활성화되도록 선택됩니다.

이것이 추적 시스템의 첫 번째 작업, 즉 태양 복사 강도 수준을 결정하는 방법입니다. 닫힌 릴레이 접점이 전기 모터를 켜고 시스템이 태양 방향을 찾기 시작합니다.

이제 우리는 다음 작업, 즉 태양을 향한 태양전지의 정확한 방향을 찾는 작업에 이르렀습니다. 이를 위해 트랜지스터 Q1과 Q2로 돌아가 보겠습니다.

트랜지스터 Q1의 컬렉터 회로에는 릴레이가 있습니다. 릴레이를 켜려면 트랜지스터 Q1을 단락시켜야 합니다. 저항기 /τ1은 트랜지스터 Q1을 여는 바이어스 전류를 설정합니다.

트랜지스터 Q2는 포토트랜지스터를 나타내며, 베이스 영역은 빛으로 조명됩니다(기존 트랜지스터에서는 전기 신호가 베이스에 적용됨). 포토트랜지스터의 컬렉터 전류는 빛의 강도에 정비례합니다.

저항 R1은 트랜지스터 Q1의 바이어스 전류를 설정하는 것 외에도 트랜지스터 Q2의 부하로도 사용됩니다. 트랜지스터 Q2의 베이스가 빛에 의해 조명되지 않으면 콜렉터 전류가 없으며 저항 R1을 통과하는 모든 전류가 베이스를 통해 흐르고 트랜지스터 Q1을 포화시킵니다.

포토 트랜지스터의 조도가 증가함에 따라 콜렉터 전류가 흐르기 시작하며 저항 R1을 통해서만 흐릅니다. 옴의 법칙에 따르면 고정 저항 R1을 통과하는 전류가 증가하면 저항 R2의 전압 강하가 증가합니다. 따라서 QXNUMX 컬렉터의 전압도 변경됩니다.

이 전압이 0,7V 아래로 떨어지면 예상되는 현상이 발생합니다. Q1은 베이스 전류를 흐르게 하기 위해 최소 0,7V가 필요하기 때문에 바이어스를 잃게 됩니다. 트랜지스터 Q1은 전류 전도를 중단하고 릴레이 RL1은 꺼지며 접점이 열립니다.

이 작동 모드는 트랜지스터 Q2가 태양을 직접 가리킬 때만 발생합니다. 이 경우 릴레이 접점에 의한 모터 전원 공급 회로의 개방으로 인해 태양에 대한 정확한 방향 검색이 중지됩니다. 이제 태양 전지판은 태양을 직접 겨냥합니다.

태양이 트랜지스터 Q2의 시야를 벗어날 때 트랜지스터는

Q1이 릴레이를 켜고 메커니즘이 다시 움직이기 시작합니다. 그리고 태양은 다시 자신을 발견합니다. 낮 동안 태양이 하늘을 가로질러 이동할 때 검색이 여러 번 반복됩니다.

저녁에는 빛의 강도가 감소합니다. 태양광 패널은 더 이상 전자 시스템에 전력을 공급할 만큼 충분한 에너지를 생성할 수 없으며 릴레이 접점은 마지막으로 열립니다. 다음날 아침 일찍 태양이 추적 시스템의 동쪽을 향한 배터리를 비추고 회로 작동이 다시 시작됩니다.

마찬가지로 악천후로 인해 조명이 감소하면 릴레이 접점이 열립니다. 예를 들어, 아침에 날씨가 좋고 추적 시스템이 작동하기 시작한다고 가정해 보겠습니다. 그러나 정오부터 하늘이 어두워지기 시작했고 조명 감소로 인해 오후에 하늘이 다시 맑아질 때까지, 그리고 아마도 다음 날까지 추적 시스템이 작동을 중단했습니다. 이런 일이 발생할 때마다 추적 시스템은 항상 작동을 재개할 준비가 되어 있습니다.

디자인

부품의 상당 부분이 유기 유리로 만들어졌기 때문에 추적 장치를 만드는 것은 매우 간단합니다.

하지만 매우 중요한 점은 태양광 패널과 릴레이의 특성을 조화시키는 것입니다. 최대 일사량에서 80mA의 전류를 생성하는 요소를 선택해야 합니다. 테스트를 통해 선택이 가능합니다. 이 테스터는 이러한 목적에 매우 적합합니다.

나는 초승달 전지가 약 80mA의 평균 전류를 생성한다는 것을 발견했습니다. 따라서 판매되는 모든 유형의 요소 중에서 이러한 요소를 장치에 사용했습니다.

두 태양광 패널 모두 디자인이 유사합니다. 각각에는 직렬로 연결되고 10x10cm2 크기의 플렉시글라스 판에 부착된 세 개의 요소가 포함되어 있습니다. 요소는 지속적으로 환경에 노출되므로 이에 대한 보호 조치를 제공하는 것이 필요합니다.

다음을 수행하는 것이 좋을 것입니다. 완성된 배터리를 평평한 금속 표면에 놓인 플렉시글라스 판 위에 놓습니다. 상대적으로 두꺼운(0,05-0,1mm) Mylar 필름 층으로 배터리 상단을 덮습니다. 플라스틱 부품이 녹아 서로 납땜되도록 토치로 결과 구조물을 완전히 가열합니다.

이 작업을 수행할 때는 주의하세요. 플렉시글라스 판을 평평하지 않은 표면에 놓거나 과열하면 뒤틀릴 수 있습니다. 모든 것은 구운 치즈 샌드위치를 준비하는 것과 유사해야 합니다.

태양 추적기
Pic.5

작업이 끝나면 특히 태양전지 가장자리 주변의 씰이 단단히 고정되었는지 확인하세요. Dacron이 아직 뜨거울 때 가장자리를 가볍게 압착해야 할 수도 있습니다.

패널이 충분히 식은 후 그림과 같이 서로 붙입니다. 5개를 병렬로 연결해 보세요. 장치를 조립하기 전에 리드를 배터리에 납땜하는 것을 잊지 마십시오.

전자 두뇌

다음으로 중요한 디자인 요소는 릴레이입니다. 실제로 릴레이는 작은 리드 접점 주위에 코일이 감겨 있는 것입니다.

릴레이 권선은 간섭이 있는 리드 접점에 맞을 만큼 작은 프레임 주위에 감겨진 420번의 36번 에나멜 구리선으로 구성됩니다. 칵테일 빨대를 프레임으로 사용했어요. 뜨거운 칼날로 빨대 끝 부분을 만지면 프레임 볼이 형성되어 와인딩이 가장자리 위로 미끄러지는 것을 방지합니다. 권선 임피던스는 20-30옴이어야 합니다. 리드 스위치를 프레임에 삽입하고 접착제 한 방울로 고정합니다.

그런 다음 트랜지스터 Q1과 저항 R1을 릴레이에 연결하십시오. 트랜지스터 Q2를 연결하지 않고 태양전지에서 전원을 인가하여 회로의 동작을 확인한다.

모든 것이 올바르게 작동하는 경우 햇빛 강도가 전체 강도의 약 60%일 때 릴레이가 활성화되어야 합니다. 이렇게 하려면 판지와 같은 불투명한 재료로 태양전지 표면의 40%를 간단히 덮으면 됩니다.

리드 스위치의 품질에 따라 이상적인 값과 약간의 편차가 있을 수 있습니다. 가능한 최대 값의 50-75%의 광도에서 릴레이를 시작하는 것이 허용됩니다. 반면에 이러한 제한을 충족하지 못하는 경우 릴레이 권선의 회전 수나 태양광 패널 전류를 변경해야 합니다.

릴레이 권선의 감수는 다음 규칙에 따라 변경되어야 합니다. 릴레이가 더 일찍 작동하면 회전 수를 줄여야 하고, 나중에 작동하면 늘려야 합니다. 태양광 패널의 전류를 변경하여 실험하려면 션트 저항기를 연결하세요.

이제 포토트랜지스터 Q2를 회로에 연결합니다. 차광 하우징에 넣어야 합니다. 그렇지 않으면 제대로 작동하지 않습니다. 이렇게하려면 길이가 약 2,5cm이고 트랜지스터 하우징의 직경에 해당하는 직경의 구리 또는 알루미늄 파이프를 사용하십시오.

파이프의 한쪽 끝은 0,8mm 너비의 간격이 남도록 평평하게 만들어야 합니다. 파이프를 트랜지스터에 연결하십시오.

요소 Q1, Q2, R1 및 RL1을 포함하는 완성된 제어 회로는 밀봉 목적으로 액체 고무로 채워져 있습니다.

XNUMX개의 드라이브가 장치에서 출력됩니다. XNUMX개는 릴레이 접점에서, XNUMX개는 태양광 패널에서 출력됩니다. 액상 고무를 부으려면 두꺼운 종이로 만든 양식(예: 엽서)을 사용하십시오. 종이를 연필로 감싼 후 종이가 펼쳐지지 않도록 고정한 후, 다이어그램 주변의 폴리머 층이 건조된 후 종이 형태를 제거합니다.

장치 작업

추적 장치는 작동이 매우 간단합니다. 먼저 간단한 추적 메커니즘을 조립합니다.

회전축에 배터리를 장착합니다. 적절한 프레임에 배터리를 장착한 다음 마찰 또는 롤러 베어링을 사용하여 프레임을 파이프에 부착할 수 있습니다. 그런 다음 기어박스가 있는 모터를 설치하여 프레임을 축을 중심으로 회전시킵니다. 이는 다양한 방법으로 수행될 수 있습니다.

릴레이는 전자회로에서 ON/OFF 기능만 수행하므로, 전동기의 회전전압을 스위칭하는 소자가 필요하다. 이를 위해서는 프레임의 맨 끝 위치에 위치한 리미트 스위치가 필요합니다. 그들은 그림 6에 표시된 다이어그램에 따라 연결됩니다. 1. 그림 6에는 리미트 스위치 1번이 포함되어 있습니다. XNUMX은 틀렸습니다. 회로의 올바른 작동을 보장하려면 리미트 스위치 단자를 릴레이와 직렬로 연결된 릴레이 RLXNUMX의 접점에 병렬로 연결해야 합니다.

태양 추적기
Pic.6

그림을 보면 간단한 극성 스위치 회로임을 알 수 있으며, 전원을 인가하면 전기 모터가 회전하기 시작합니다. 회전 방향은 전원의 극성에 따라 다릅니다.

전원 공급시 극성 전환 릴레이 RL1은 권선의 전원 공급 회로가 상시 개방 접점에 의해 차단되므로 작동하지 않습니다. 전기 모터는 프레임을 리미트 스위치 1번 방향으로 회전시킵니다. 이 스위치는 프레임이 회전의 가장 높은 위치에서만 프레임에 안착되도록 위치합니다. 저자는 그림 3과 6의 다이어그램에서 동일한 방식으로 다른 릴레이를 지정합니다. 향후 혼동을 피하기 위해 그림 1의 릴레이 RL3을 추적 시스템의 리드 릴레이라고 하고 그림 6의 접점을 리드 접점이라고 합니다. 그림 1의 릴레이 RL6은 세 그룹의 스위칭 접점이 있어 리드 스위치보다 더 강력합니다.

이 스위치가 닫히면 릴레이 RL1이 활성화되어 전기 모터에 대한 공급 전압의 극성이 변경되고 후자는 반대 방향으로 회전하기 시작합니다. 최종 접점 #1이 다시 열리더라도 접점이 닫혀 있기 때문에 릴레이는 계속 켜져 있습니다.

프레임이 리미트 스위치 2번을 누르면 릴레이 RL1의 전원 회로가 열리고 릴레이가 꺼집니다. 모터의 회전 방향이 다시 바뀌고 하늘 추적이 계속됩니다.

사이클은 전기 모터의 전원 공급 회로를 제어하는 일사량 모니터링 회로의 리드 릴레이 RL 1에 의해서만 중단됩니다. 그러나 릴레이 RL 1은 저전류 장치이므로 모터 전류를 직접 전환할 수 없습니다. 따라서 리드 릴레이는 그림 6과 같이 전기 모터를 제어하는 보조 릴레이를 전환합니다. XNUMX.

추적 시스템의 태양광 패널은 회전 메커니즘 근처에 위치해야 합니다. 경사각은 극축의 경사각과 일치해야 하며, 배터리 연결부는 한낮의 태양을 향해야 합니다.

전자 모듈은 회전 장치에 직접 연결됩니다. 포토트랜지스터 커버의 슬릿 방향을 극축과 평행하게 맞춥니다. 이는 수평선 위 태양 위치의 계절적 변화를 고려합니다.

저자: 바이어스 T.

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바이러스는 사람과 같다 25.02.2018

프랑스와 브라질의 국제 과학자 팀이 이전에 어떤 바이러스에서도 볼 수 없었던 복잡한 유전 구성을 가진 새로운 종류의 거대 미미바이러스를 발견했습니다. 투판바이러스라고 불리는 이들은 다른 유사한 감염원보다 인간을 포함한 진핵생물에 더 가깝습니다.

바이러스는 번식을 위해 감염된 세포에 속하는 메커니즘을 사용한다는 점에서 다른 절대(숙주 유기체에 사는) 기생충과 다르다고 믿어졌습니다. 그들 대부분은 번역 과정의 연속성을 보장하는 리보솜, 전이 RNA(tRNA), 효소, 단백질 인자와 같은 단백질 합성 장치의 요소를 코딩하는 유전자가 거의 없습니다. 그러나 1992년에 거대한 크기, 큰 게놈, tRNA 및 기타 번역 장치 구성 요소를 인코딩하는 수백 개의 유전자가 존재한다는 점에서 다른 바이러스와 다른 미미바이러스가 발견되었습니다.

새로운 연구에서 과학자들은 긴 원통형 캡시드 꼬리를 가진 두 가지 새로운 투판바이러스 변종을 설명합니다. 그들은 알칼리도가 높은 호수와 심해에 서식하는 아메바 Acanthamoeba castellanii와 Vermamoeba vermiformis에서 분리되었습니다. 거대 바이러스는 남미의 과라니 인디언들이 숭배한 투파 신을 기리기 위해 그 이름을 얻었습니다.

그들의 게놈은 약 1276-1425개의 단백질을 암호화하는 이중 가닥 DNA에 의해 형성됩니다. 70개의 tRNA, 20개의 aaRS(아미노아실-tRNA 합성효소), 11개의 모든 번역 단계 인자, 메신저 RNA와 tRNA의 성숙을 담당하는 인자 등 바이러스 중 가장 큰 번역 장치를 가지고 있습니다. 진핵 및 박테리아 유기체의 특징인 이 유전적 세트에는 리보솜 유전자만 있습니다. 번역과 관련된 유전자의 풍부함 측면에서 투판바이러스는 박테리아 Candidatus Carsonella ruddii, 고세균 Nanoarchaeum equitans 및 진핵생물 Encephalitozoon cuniculi를 능가합니다.

투판바이러스는 또한 다양한 유기체를 감염시킬 수 있으며 세포에 복제되지 않는 바이러스 입자가 존재하는 것만으로도 세포가 파괴됩니다. 이 이전에 알려지지 않은 현상은 숙주의 리보솜 장치의 저하로 표현됩니다. 이에 대한 가능한 이유는 바이러스가 세포의 메커니즘을 자체 단백질 생산으로 전환하려는 시도 때문입니다.

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