|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Сонячна радіація дозиметр. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії Під час створення будь-яких конструкцій, що використовують сонячну енергію, необхідно знати повну кількість сонячного світла, придатного для фотоелектричного перетворення. Хоча енергія сонячного випромінювання у певні моменти часу може бути велика, рідко вдається встановити за цими миттєвими значеннями характер сонячного випромінювання протягом доби. Для цього необхідно усереднити значення сонячної енергії протягом тривалого часу.
Кількість потрапляє на поверхню, що освітлюється, потенційно корисного сонячного випромінювання визначається поняттям, іменованим інсоляцією. Сонячна інсоляція сильно змінюється від однієї точки земної поверхні до іншої. Пустелі Нью-Мехіко одержують значно більше сонячного світла, ніж Чикаго чи Сан-Франциско. При знаходженні величини інсоляції якогось району необхідно враховувати кілька факторів. Тривалість сонячного опромінення (у годинах) Для врахування всіх факторів, що впливають на зміну використовуваної сонячної енергії, необхідно ввести одиницю вимірювання, зовсім відмінну від тих, якими ми користувалися досі. Найбільш ефективною є тривалість сонячного опромінення, тобто час корисного використання сонячної енергії (у годинах). Словосполучення "корисне використання" нерідко згадуватиметься і надалі. Виміряти тривалість сонячного опромінення досить легко. Фактично все, що потрібно зробити,- це підрахувати кількість годин на день, протягом яких світить сонце, т. е. кількість корисних використання годин. На наш вимір впливатимуть кілька факторів. Вплив пори року Безперечно, найважливішим фактором є кут падіння сонячного світла на поверхню Землі. При обертанні Землі навколо Сонця її вісь не перпендикулярна до напрямку Сонця, а нахилена до нього під кутом близько 23 Фактично злегка нахилені осі обертання 5 з 9 планет Сонячної системи. Отже, сонячне проміння падає на Землю не точно перпендикулярно до екватора. Натомість точка перпендикулярного падіння переміщається протягом року то північніше, то південніше екватора. Цей ефект відбивається у зміні пір року.
Коли Північний полюс відхилено від Сонця, як показано на рис. 1, Сонце освітлює області земної кулі, що обертається, значно південніше екватора; для тих, хто живе у Північній півкулі, Сонце проходить по небу низько над горизонтом.
Внаслідок цього дні стають короткими. Чим коротші дні, тим менше енергії надходить від Сонця, і настає зима. З обертанням Землі навколо Сонця Північний полюс поступово повертається до Сонця. Навесні взаємне розташування Землі та Сонця таке, що сонячна енергія падає безпосередньо на екватор. Тим часом Земля продовжує свій рух довкола Сонця. Коли вона проходить половину орбіти, Північний полюс повертається у бік Сонця (рис. 2). Це дозволяє сонячній радіації концентрувати свою енергію на північ від екватора. Дні стають довшими, і Земля отримує можливість поглинати і запасати більшу кількість сонячної енергії, що надходить. Для нас збільшення інсоляції відчувається як настання літа. Різниця між тривалістю літнього та зимового дня для більшої частини континентальної території Сполучених Штатів Америки становить 6 годин (рис. 3).
Земля продовжує свою подорож, проходить повний цикл та знову приходить у початкову точку. Потім сезонний та сонячний цикли починаються знову. Звичайно, для сезонів, що живуть у Південній півкулі, будуть абсолютно протилежні нашим. Коли ми мерзнемо від холоду взимку, вони гріються на сонці протягом довгих літніх днів. Місцеві погодні умови Зміну висоти підйому сонця над горизонтом протягом року можна точно передбачити і легко врахувати. З іншого боку, місцеві погодні умови також помітно впливають на сонячну інсоляцію, але важче їх передбачити. Найбільше на погоду впливають хмари. Нехай навіть не повністю закриваючи сонце, вони можуть послабити проходження сонячного світла. Залежно від типу хмарності, інтенсивність сонячного випромінювання може зменшуватися на 20-50%. Особливу проблему представляє різноманітність форми та розмірів хмар. Легкі, перисті хмари лише трохи знижують кількість сонячного світла, що досягає земної поверхні. Отже, їх можна якоюсь мірою знехтувати. З іншого боку, щільні купчасті хмари пропускають дуже мало світла. Якщо в хмарному покриві є розриви, сонце то з'являтиметься, то знову пропадатиме. Отже, необхідно оцінити кількість сонячного світла, що проникає через хмари. Чи достатньо його для фотоелектричного перетворення? Чи освітленість надто мала? Щоб це точно врахувати, необхідно визначити нижній граничний рівень світла, ще доцільний для фотоелектричного перетворення. Розрахунок ведеться, якщо інтенсивність світла перевищує цей рівень. Інакше розрахунок припиняється. Туман, дощ чи імла також вносять свої виправлення. Фактично погода – єдина у своєму роді змінна умов довкілля. Ділянки місцевості, що знаходяться на відстані лише 50 км один від одного, можуть мати зовсім різні умови інсоляції. Характер місцевості, що освітлюється сонцем Насамкінець необхідно розглянути рельєф місцевості. Припустимо, що є великий пагорб, що загороджує сонце до 10 год. ранку. Таким чином, якщо навіть схід сонця відбувається о 7 годині ранку, ми не зможемо скористатися його енергією, поки воно не з'явиться над вершиною пагорба. Фактично губляться 3 год, потенційно придатні використання. Сонце, що заходить, ставить перед нами ще одну проблему, тому що цілком ймовірно, що вершини дерев загородять його промені в 4 години дня. Хоча це, можливо, і не завадить вечірньому відпочинку на прохолодній веранді, але напевно знизить кількість сонячної енергії, що використовується. І хоча захід сонця може бути чудовим, промені західного сонця далеко не такі енергійні, як нам би хотілося. Сукупність кількох факторів звужує межі найбільшої продуктивності сонячного випромінювання в інтервалі приблизно від 10 години ранку до 4 годин дня. При цьому необхідно враховувати зміну кута падіння сонячних променів під час руху сонця небосхилом протягом дня, якщо у вашому розпорядженні немає пристрою стеження за рухом Сонця. Сонячні промені, що падають на поверхню під дуже малим кутом, стають малопридатними для використання. Всіми вищевикладеними факторами визначається загальний час корисного використання сонячної енергії. Вимірювач інсоляції В даний час досить просто сконструювати вимірювач сонячної інсоляції, який задовольняє зазначені вище вимоги. Якщо ми хочемо встановити реальну тривалість часового інтервалу, протягом якого сонячне освітлення корисне стосовно наших фотоелектричних перетворювачів, природно вибрати як датчик випромінювання кремнієвий сонячний елемент. Для даної конструкції знадобиться малопотужне джерело живлення, яке генерує напругу 1,5 при струмі 3 мА. Його можна виготовити з декількох невеликих елементів, послідовно з'єднаних за способом, що нагадує укладання черепичного даху (гл. 1). Потім сонячну батарею слід приєднати до кварцового механічного годинника, що споживає дуже мало енергії. Коли сонячне світло потрапить на фотоелектричний перетворювач, електрична енергія, що виділяється, приведе годинник в рух. Реєструючи проміжок часу за день, протягом якого працював годинник, ви отримаєте тривалість сонячного опромінення за день (годинник). Щоб виявити різницю в інтенсивності сонячного випромінювання, до сонячної батареї підключається резистор, який відіграє роль навантаження сонячних елементів, дещо знижуючи їхню напругу. Поки інтенсивність світла не перевищує певний рівень, що відповідає рівню корисної роботи сонячної батареї, напруги, що її розвивається, недостатньо для живлення годинника і цей час не реєструється. Конструкція вимірника Корпус вимірювача сонячної інсоляції виготовлений повністю із акрилового пластику, наприклад плексигласу. Я взяв лист плексигласу, який іноді використовується для створення подвійних віконних рам і зазвичай є у продажу. Від цього листа слід відрізати два шматки розміром 10х12 см, один шматок розміром 10х10 см2 і один шматок розміром 14х14 см2. Потім шматок розміром 14x14 см2 розріжте по діагоналі на два трикутники. Далі в центрі пластини розміром 10x10 см2 просвердлить отвір діаметром 9 мм. Висвердлюючи отвір у такому термопластичному матеріалі, як акрил, необхідно уникати нагрівання свердла, інакше пластик плавитиметься. Цю ж обережність дотримуйтесь і при відпилюванні пластику. Найкращого результату можна досягти при невеликих швидкостях свердління та різання, але за достатнього тиску. Тепер можна приступати до збирання. По-перше, необхідно закріпити кварцовий годинник за допомогою гайок в отворі діаметром 9 мм на пластині розміром 10х10 см2. При бажанні можна забезпечити таймер циферблатом від настінного годинника (він притискається сполучними гайками). Для своєї моделі я просто просвердлив по колу пластини 12 отворів для індикації положення стрілок. Тепер деталі склеюються разом згідно з рис. 4. Хоча кращий акриловий клей, проте можна скористатися іншим типом клею. Я рекомендую приклеїти прямокутні пластини спочатку лише до однієї трикутної пластини і лише потім приєднати другу трикутну пластину. Це дозволить точніше поєднати деталі та уникнути розмазування клею. Потім сонячна батарея зміцнюється на листі пластику, розташованому за годинником. Легка сонячна батарея легко кріпиться на пластик за струмопідвідні провідники, приєднані до контактів елемента, за допомогою крапель клею. Необхідно уникати попадання клею на поверхню сонячних елементів.
Необхідно відзначити, що провідники не ізольовані і ніяк не позначені. Провідник, що йде з лицьової (світлочутливої) поверхні елемента, з'єднайте з негативним (-) контактом живлення годинника. Інший провідник, що йде з тильної поверхні, приєднується до позитивного (+) входу живлення. Нарешті, як навантаження до виводів сонячної панелі припаюється резистор 220 Ом. Тепер конструкція готова до вимірів. Вимірювання інсоляції Прилад можна користуватися двома способами. Можна почати хоча б з того, що встановити годинник на час, що легко запам'ятовується (я зазвичай ставлю на 12 год) і направити датчик на південь. Азімутальний кут сонячної батареї становить 45°, що відповідає правильної установки більшості районів США. Вимірювання починаються рано-вранці, з світанку. Тепер до самого заходу сонця прилад буде фіксувати кількість годин, протягом яких сонце дає достатню кількість енергії. При цьому автоматично враховуються вплив хмар, що пропливають, і періоди падіння променів під гострим кутом до поверхні (при яких на батарею падає дуже мала кількість енергії). Наприкінці дня можна безпосередньо зняти показання кількості корисних сонячних годин за день. Якщо стрілка вказує на 5, значить, було 5 корисних годинників. Знову встановіть годинник - і він готовий до наступного дня. За допомогою іншого методу можна одержати сукупне значення інсоляції. Просто відзначаються показання щодня без переведення годинника та підраховується повна кількість обертів стрілки протягом вимірювання. Внаслідок цього виходять умови інсоляції за тривалий період часу. Можна визначити середнє значення тривалості сонячного опромінення (у годинах) декількома різними способами: за тиждень, сезон, рік. Все залежить від того, які необхідні дані. Автор: Байєрс Т.
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Розширення сімейства 32-розрядних мікроконтролерів ▪ 3D-друк матеріалами різних кольорів та властивостей ▪ Холодостійкі нікель-кадмієві акумулятори ▪ Нова мікросхема синтезатора частоти CDCM7005 ▪ Мости та тунелі Нью-Йорка обладнають системами розпізнавання облич
▪ Розділ сайту Досвіди з фізики. Добірка статей ▪ стаття Вальтер Скотт. Знамениті афоризми ▪ стаття Транспортерник. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Лаки для металів. Прості рецепти та поради
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page