דוסימטר קרינת שמש. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

דוסימטר קרינת שמש. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

בעת יצירת מבנים המשתמשים באנרגיה סולארית, יש צורך לדעת את הכמות הכוללת של אור השמש הזמינה להמרה פוטו-וולטאית. למרות שהאנרגיה של קרינת השמש בזמנים מסוימים יכולה להיות גבוהה, לעתים נדירות ניתן לקבוע על פי ערכים מיידיים אלו את אופי קרינת השמש במהלך היום. לשם כך, יש צורך לבצע ממוצע של ערך אנרגיית השמש לאורך תקופה ארוכה.

דוסימטר קרינת שמש

כמות קרינת השמש שעלולה להיות שימושית הנופלת על משטח מואר נקבעת על ידי מושג שנקרא insolation. בידוד השמש משתנה מאוד מנקודה אחת על פני כדור הארץ לאחרת. המדבריות של ניו מקסיקו זוכות להרבה יותר אור שמש משיקגו או סן פרנסיסקו. בעת מציאת כמות הבידוד של אזור כלשהו, יש לקחת בחשבון מספר גורמים.

משך החשיפה לשמש (בשעות)

כדי לקחת בחשבון את כל הגורמים המשפיעים על השינוי בשימוש באנרגיה סולארית, יש צורך להציג יחידת מדידה שונה לחלוטין מאלה שהשתמשנו בהן עד כה. היעיל ביותר הוא משך קרינת השמש, כלומר, זמן השימוש השימושי באנרגיה סולארית (בשעות). הביטוי "שימוש מועיל" יוזכר לעתים קרובות בעתיד.

מדידת משך החשיפה לשמש היא די פשוטה. בעיקרו של דבר, כל מה שצריך לעשות הוא לספור את מספר השעות ביום שבהן השמש זורחת, כלומר את מספר השעות הניתנות לשימוש. המדידה שלנו תושפע מכמה גורמים.

השפעת העונה

ללא ספק, הגורם החשוב ביותר הוא זווית ההתרחשות של אור השמש על פני כדור הארץ. כאשר כדור הארץ מסתובב סביב השמש, צירו אינו מאונך לכיוון השמש, אלא נוטה אליה בזווית של כ-23. למעשה, צירי הסיבוב של 5 מתוך 9 כוכבי הלכת במערכת השמש מעטים נוֹטֶה.

כתוצאה מכך, קרני השמש אינן פוגעות בכדור הארץ בניצב בדיוק לקו המשווה. במקום זאת, נקודת השכיחות הניצבת נעה לאורך השנה מצפון או מדרום לקו המשווה. השפעה זו באה לידי ביטוי בעונות המתחלפות.

דוסימטר קרינת שמש
איור 1

כאשר הקוטב הצפוני נוטה הרחק מהשמש, כפי שמוצג באיור. 1, השמש מאירה אזורים של כדור הארץ המסתובב באופן משמעותי מדרום לקו המשווה; עבור אלה החיים בחצי הכדור הצפוני, השמש חוצה את השמים נמוך באופק.

דוסימטר קרינת שמש
איור 2

כתוצאה מכך הימים נעשים קצרים. ככל שהימים קצרים יותר, פחות אנרגיה מגיעה מהשמש, והחורף נכנס.

כאשר כדור הארץ מסתובב סביב השמש, הקוטב הצפוני פונה בהדרגה לכיוון השמש. באביב, המיקום היחסי של כדור הארץ והשמש הוא כזה שאנרגיה סולארית נופלת ישירות על קו המשווה.

בינתיים, כדור הארץ ממשיך בתנועתו סביב השמש. כאשר הוא עובר באמצע מסלולו, הקוטב הצפוני פונה לכיוון השמש (איור 2). זה מאפשר לקרינת השמש לרכז את האנרגיה שלה מצפון לקו המשווה.

הימים מתארכים, וכדור הארץ מסוגל לספוג ולאגור יותר אנרגיית שמש נכנסת. עבורנו, העלייה בבידוד מרגישה כמו תחילת הקיץ. ההבדל בין אורך יום הקיץ והחורף ברוב יבשת ארצות הברית הוא 6 שעות (איור 3).

דוסימטר קרינת שמש
איור 3

כדור הארץ ממשיך במסעו, עובר מחזור שלם ושוב מגיע לנקודת ההתחלה. ואז מתחילים שוב המחזורים העונתיים והשמשיים.

כמובן, עבור אלה שגרים בחצי הכדור הדרומי, עונות השנה יהיו הפוכות לחלוטין משלנו. כשאנחנו קופאים בחורף, הם מתחממים בשמש בימי הקיץ הארוכים.

תנאי מזג אוויר מקומיים

ניתן לחזות במדויק שינויים בגובה השמש מעל האופק במהלך השנה ולהביא אותם בחשבון בקלות. מצד שני, גם לתנאי מזג האוויר המקומיים יש השפעה ניכרת על בידוד השמש, אך קשה יותר לחזות אותם.

עננים משפיעים הכי הרבה על מזג האוויר. גם אם הם לא חוסמים לחלוטין את השמש, הם יכולים להפחית משמעותית את מעבר אור השמש. בהתאם לסוג העננים, עוצמת קרינת השמש יכולה לרדת ב-20-50%.

בעיה מסוימת היא המגוון של צורות וגדלים של עננים. ענני סיררוס בהירים מפחיתים רק במעט את כמות אור השמש המגיעה לפני כדור הארץ. לכן, ניתן להזניח אותם במידה מסוימת. מצד שני, עננים צפופים ומצטברים מאפשרים מעט מאוד אור לעבור דרכו. אם יש הפסקות בכיסוי העננים, השמש תופיע ואז תיעלם שוב. לכן, יש צורך להעריך את כמות אור השמש החודרת לכיסוי העננים. האם זה מספיק להמרה פוטו-וולטאית? או שהאור נמוך מדי?

כדי לקחת את כל זה בחשבון במדויק, יש צורך לקבוע את רמת האור המגבילה התחתונה שעדיין מעשית להמרה פוטו-אלקטרית. החישוב מתבצע אם עוצמת האור עולה על רמה זו. אחרת, החישוב נעצר.

ערפל, גשם או אובך גם עושים את ההתאמות שלהם. למעשה, מזג האוויר הוא משתנה סביבתי ייחודי. אזורים הממוקמים רק 50 ק"מ אחד מהשני יכולים להיות בעלי תנאי בידוד שונים לחלוטין.

אופי האזור המואר בשמש

לבסוף, יש צורך לשקול את השטח. נניח שיש גבעה גדולה שחוסמת את השמש עד 10 בבוקר. כך, גם אם השמש תזרח ב-7 בבוקר, לא נוכל להשתמש באנרגיה שלה עד שתופיע מעל ראש הגבעה. למעשה, 3 שעות של זמן שימוש פוטנציאלי מבוזבזות.

השמש השוקעת מציבה בפנינו בעיה נוספת, שכן סביר להניח שצמרות העצים יחסמו את קרניה בשעה 4 אחר הצהריים. אמנם זה לא ימנע ממך להירגע על מרפסת קרירה בערב, אבל זה בהחלט יקטין את כמות האנרגיה הסולארית בשימוש.

ולמרות ששקיעות יכולות להיות מדהימות, קרני השמש השוקעת אינן כמעט אנרגטיות כפי שהיינו רוצים שהן יהיו. השילוב של מספר גורמים מצמצם את גבולות התפוקה הגדולה ביותר של קרינת השמש במרווח בין 10 בבוקר ל-4 אחר הצהריים לערך. במקרה זה, יש צורך לקחת בחשבון את השינוי בזווית השכיחות של קרני השמש כאשר השמש נעה על פני השמים במהלך היום, אם אין ברשותכם מכשיר למעקב אחר תנועת השמש. . קרני השמש הנופלות על המשטח המואר בזווית קטנה מאוד הופכות בלתי מתאימות לשימוש.

כל הגורמים לעיל קובעים את הזמן השימושי הכולל של אנרגיה סולארית.

מד בידוד

נכון להיום, די פשוט לתכנן מד בידוד שמש העומד בדרישות הנ"ל. אם ברצוננו לקבוע את משך הזמן האמיתי של מרווח הזמן שבמהלכו תאורת השמש שימושית עבור הממירים הפוטו-וולטאיים שלנו, טבעי לבחור בתא סולארי מסיליקון כחיישן הקרינה.

תכנון זה ידרוש ספק כוח נמוך שמייצר 1,5 וולט ב-3 mA. ניתן ליצור אותו מכמה אלמנטים קטנים המחוברים בסדרה באופן שמזכיר הנחת גג רעפים (פרק 1). לאחר מכן יש לחבר את התא הסולארי לשעון מכני קוורץ שצורך מעט מאוד חשמל. כאשר אור השמש פוגע בממיר הפוטו-וולטאי, האנרגיה החשמלית המשתחררת תגרום לשעון לזוז. על ידי רישום פרק הזמן ביום שבו השעון פעל, תקבל את משך החשיפה לשמש ביום (בשעות).

כדי לזהות הבדלים בעוצמת קרינת השמש, מחברים לסוללה הסולארית נגד, הפועל כעומס על התאים הסולאריים, ומפחית מעט את המתח שלהם. עד שעוצמת האור תעלה על רמה מסוימת התואמת לרמת הפעולה השימושית של הסוללה הסולארית, המתח שפותח על ידה אינו מספיק להנעת השעון והזמן הזה אינו מתועד.

עיצוב מונה

גוף מד הבידוד הסולארי עשוי כולו מפלסטיק אקרילי, כמו פרספקס. השתמשתי בגיליון פרספקס, המשמש לפעמים ליצירת חלונות כנפיים כפולים והוא זמין באופן נפוץ מסחרי. מגיליון זה יש לגזור שני חלקים בגודל 10x12 ס"מ, חלק אחד בגודל 10x10 ס"מ וחתיכה אחת בגודל 2x14 ס"מ.

לאחר מכן חתכו חתיכה בגודל 14X14 ס"מ באלכסון לשני משולשים. לאחר מכן, קדחו חור בקוטר של 2 מ"מ במרכז הצלחת בגודל 10X10 ס"מ. כאשר קודחים חור בחומר תרמופלסטי כמו אקריליק, יש להימנע מחימום המקדחה, אחרת הפלסטיק יימס. שים לב לאותו אמצעי זהירות בעת ניסור פלסטיק. ניתן להשיג את התוצאות הטובות ביותר במהירויות קידוח וחיתוך נמוכות, אך בלחץ מספיק.

עכשיו אתה יכול להתחיל להרכיב. ראשית, אתה צריך לאבטח את שעון הקוורץ עם אגוזים בחור בקוטר של 9 מ"מ על צלחת בגודל 10x10 cm2. אם תרצה, אתה יכול לצייד את הטיימר עם חוגה משעון קיר (הוא נלחץ עם אגוזי חיבור). עבור הדגם שלי, פשוט קדחתי 12 חורים במעגל בצלחת כדי לציין את מיקום החצים.

כעת החלקים מודבקים זה לזה לפי איור. 4. למרות שעדיף דבק אקרילי, ניתן להשתמש בסוגים אחרים של דבק. אני ממליץ להדביק תחילה את הלוחות המלבניים לצלחת משולשת אחת בלבד ולאחר מכן לחבר את הפלטה המשולשת השנייה. זה יאפשר לך ליישר את החלקים בצורה מדויקת יותר ולהימנע ממריחת הדבק.

הפאנל הסולארי מותקן לאחר מכן על יריעת פלסטיק הממוקמת מאחורי השעון. סוללה סולארית קלה יכולה להיות מחוברת בקלות לפלסטיק באמצעות מוליכים נושאי זרם המחוברים למגעי התא באמצעות טיפות דבק. יש צורך להימנע מקבלת דבק על פני השטח של תאים סולאריים.

דוסימטר קרינת שמש
איור 4

יש לציין שהמוליכים אינם מבודדים או מסומנים בשום צורה. חבר את המוליך המגיע מהמשטח הקדמי (רגיש לאור) של האלמנט למגע הכוח השלילי (-) של השעון. מוליך נוסף המגיע מהמשטח האחורי מחובר לכניסת הכוח החיובי (+). לבסוף, נגד 220 אוהם מולחם למסופי הפאנל הסולארי כעומס. כעת המבנה מוכן למדידות.

מדידת בידוד

ניתן להשתמש במכשיר בשתי דרכים. אפשר להתחיל בלפחות לכוון את השעון לשעה קלה לזכור (בדרך כלל אני מכוון אותה לשעה 12) ולכוון את החיישן לכיוון דרום. זווית האזימוט של המערך הסולארי היא 45°, שזה בערך ההתקנה הנכונה עבור רוב אזורי ארצות הברית.

המדידות מתחילות מוקדם בבוקר, עם עלות השחר. כעת, עד השקיעה, המכשיר יתעד את מספר השעות שבהן השמש מספקת מספיק אנרגיה לשימוש. במקרה זה, השפעת העננים החולפים ותקופות של נפילת קרניים בזווית חדה אל פני השטח (שבה כמות קטנה מאוד של אנרגיה נופלת על הסוללה) נלקחת בחשבון באופן אוטומטי. בסוף היום, אתה יכול לקרוא ישירות את מספר שעות השמש השימושיות ביום. אם המחוג מצביעה על 5, אז היו 5 שעות שימושיות. אפס את השעון והוא מוכן ליום המחרת.

באמצעות שיטה אחרת, ניתן לקבל את ערך הבידוד המצטבר. כל שעליך לעשות הוא לציין את הקריאות בכל יום מבלי לשנות את השעון ולספור את המספר הכולל של סיבובי המחוג במהלך המדידה. התוצאה היא תנאי בידוד לאורך תקופה ארוכה.

אתה יכול לקבוע את משך החשיפה הממוצעת לשמש (בשעות) בכמה דרכים שונות: בשבוע, לעונה, בשנה. הכל תלוי באילו נתונים נדרשים.

מחבר: ביירס ט.

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

תותבת צב 21.11.2018

מדענים יצרו תותבת שיכולה להחליף את סנפיר של צב נכה.

הזוחל נמצא לפני שבע עשרה שנים על ידי צוות אקווריום בשם קי ווסט, המרוכז במדינת פלורידה בארה"ב. עקב התנגשות בסירת מנוע, איבד הצב סנפיר. צוות האקווריום לא יכול היה להשאיר אותה בצרות ונכנס לטיפול. המחלצים אפילו נתנו לצב שם - רוקי.

עם הזמן, פרוטזאי בשם קווין קרול התעניין בהיסטוריה של הזוחל המוזכר. במרפאתו באורלנדו, הוא יצר עבור רוקי תותבת שהחליפה לחלוטין את הסנפיר האבוד של הזוחל.

כך, הייתה לצב ההזדמנות לצאת שוב לשחייה חופשית ולמצוא את עצמו בבית הגידול הרגיל שלו. ראוי לציין שמדענים קודמים חשבו שרוקי אינו מסוגל לחזור לטבע.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מיקרו-שבב שולט בשרירים

▪ מולדת של חולדות

▪ צג 49 אינץ' Samsung CHG90

▪ חותם חם

▪ הסיבה לריח הרענן של היער לאחר הגשם נפרמת

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר מקורות אנרגיה חלופיים. מבחר מאמרים

▪ מאמר טון מנטור. ביטוי עממי

▪ מאמר מדוע לוויתנים נחשבים ליונקים? תשובה מפורטת

▪ מאמר ההרכב הפונקציונלי של טלוויזיות Hitachi. מַדרִיך

▪ כתבה מכשיר להגדרת תזמון ההצתה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר צלחת סופגת. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר