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太陽電池採用の追尾センサ(記載内容)
1.追尾センサの特徴 ・・・・太陽電池セル採用理由 2.外形寸法 ・・・・・・・・センサとセルの寸法 3.センサ名称とその機能 ・・各部名称と機能詳細説明 4.追尾センサ駆動遷移 ・・・自動原点復帰の図形化 5.追尾角度分解能 ・・・・・安定動作設定時の分解能 6.追尾センサ感度 ・・・・・感度に対する要因説明 7.追尾センサ積雪影響 ・・・欠点及び課題要因

追尾センサの超小型化
当サイトが採用する追尾方式(アブノーマル又は独創的)の太陽電池セル(0.5V100mA)ではこれ以上の小型化は不可能に挑戦し成功した。 (これ以上の小型化は不可能と記載したのだが、例えば0.3V50mAセルが世の中に存在する夢を見た場合は現在の1/2サイズも可能になります) 前回、製作した追尾センサの軽薄短小サイズを更にX=10ミリ,Y=5ミリ,Z=10ミリそれぞれ縮小し、機構の構成部品も簡素化し、低コストと製作時間の 短縮も同時に実現している。 太陽光追尾方法なんて数え切れない程あるのに何故当サイトが採用するPVセンサ方式に拘るのか疑問視されると思う。一言で、マイコン等は使用せず 個別部品で組み上げ原始的な方法ながら性能はマイコン等に見劣りしない物に仕上げたいという自己満足の世界です。 長年の経験を積み上げてようやく完成した太陽光追尾センサーで、日の出起床から日没まで高感度で完全自動の太陽光追尾を実現している。
■特徴 このセンサーはマイコン等は使用しない太陽光方角追尾センサーで、個別部品構成を前提とし左右に配置された0.5V太陽電池 セル(最小単位)の起電力バランス相違を検出し追尾する原理で、センサー機構の工夫により方位回転方向を特定し日の出自動 復帰検出機能を持つ独創的な太陽光追尾センサーです。 0.5V100mA太陽電池セルは最小単位であり、追尾分解能検出敷居値に対し約12倍の能力があり追尾感度を強制的に低下させて 過感度を回避しています。 センサーから得られた追尾回路出力をそのままマイコン等に取り入れて太陽光追尾した場合でも追尾アルゴリズム不要な太陽光 追尾が可能となる。
外形寸法,セル寸法 下記製作例の太陽電池セル0.5V 100mA(20mm×22mm)単体入手は困難で、世界最小ソーラーカー(玩具)の採用部品を取り外して センサーの小型化を実現している。・・・国内通販での同仕様品は2018年現在、最小寸法(20mm×30mm)を確認している。 下記 太陽光追尾センサー(完成品)は2017-8-18日製作された最新のものです。 センサー追尾分解能を極限まで向上させたい場合は、上面と前面の仕切り板に幅10mm〜15mm程度の分解能向上板を張り付けて 僅かな日照影を生じさせることで追尾分解能が向上します。 ●前面,背面 左側面,右側面 上面,裏面 裏両側面


センサ名称とその機能 @:原点復帰センサーとは、日没方角にあるセンサーと発電パネルを@で日の出検出すると反時計方向に発電パネルを回転させるように機能します。 A:反時計方向検出センサーとして機能し、主に太陽光対向から大幅な方角ズレが発生している場合に機能します。 B:反時計方向検出センサーとして機能し、主に太陽光対向センサーとして機能します。 C:時計方向検出センサーとして機能し、主に太陽光対向センサーとして機能します。 D:時計方向検出センサーとして機能し、主に太陽光対向から大幅な方角ズレが発生している場合に機能します。 E:ダミーバランスセンサーとは、原点復帰センサーとダミーバランスセンサーが太陽光と非対向時の電位バランスを整え偏り防止するためのセンサーです。 ・逆転防止遮蔽版: 主に日の出検出時に反時計方向のみ駆動させる為の仕切り板で、電線の絡みを防止するように機能します。 ・原点復帰感度向上仕切板: センサーが日没方角に対向時、日の出日照により原点復帰センサーには照射され、仕切板を入れる事でダミーバランスセンサー  は照射抑制されその結果 原点復帰感度が向上します。 ・天空散乱光抑制板: 太陽光照射と無関係な流れ雲や環境乱反射などの影響を抑制して無駄な動作や誤動作防止するための散乱光抑制遮蔽板です。 (天空散乱光抑制板の取り付け位置や形状などには意味があり、日の出日照による原点復帰センサー相対感度にも影響を及ぼす)
方角追尾センサー駆動遷移 方角追尾センサーは発電パネルと同一方角を向き同期状態にあり、日照がどの位置で途絶えて翌朝の日の出または日照を迎えても 日照検出位置に自動復帰します。 マイコン制御に頼らずシンプル回路ながら余分な電力消費せず必要な時に必要な分だけ追尾駆動する合理的なセンサー+制御回路 を形成しています。 方角追尾センサー駆動遷移を動画確認する場合はリンク先の「動画再生」で確認できます。 【追尾角度分解能(目安)を考察】 1.快晴時の朝5時〜夕方18時までの追尾仮定=13時間・・・過去の特定季節に於ける経験値 2.日の出から日没までの追尾角度概ね260〜270度・・・過去の特定季節に於ける経験値 3.快晴時の追尾間隔は朝、昼、夕の平均時間を3分〜5分と仮定・・・過去の特定季節に於ける経験値 ・追尾時間13時間=60分x13時間=780分 ・追尾時間平均間隔=3分〜5分 ・追尾回数=780分÷3分=260回・・・(3min) , 追尾回数=780分÷5分=156回・・・(5min) ■追尾角度分解能=270度÷260回≒1度 , 270度÷156回≒1.7度・・・(集光型を除く一般の太陽光発電ではこのような分解能は過剰)

【追尾センサー感度】余談 センサーと制御回路(組回路)の最大追尾感度は十分実用レベルを満たすもので、逆にセンサー劣化の無い状態では過感度状態となり 追尾感度抑制しないと流れ雲や散乱光の影響を受け易くセンサーと回路双方の組み合わせにて感度設定を行う事で機構摩耗防止及び 駆動電力消費防止されています。 追尾感度は基本的に感度設定抵抗で行いますが、特に日没方角からの日の出(原点)復帰時の感度は原点復帰感度向上仕切版の取付角度や長さ及び形状にも影響され るので、センサーが日没方角に正対時、ダミーバランスセンサーに日の出日照が直射されないように仕切版の角度及び長さや形状をカットアンドトライで調整する のも良いでしょう。・・・(朝寝坊する場合は、この調整が適切でないと考えられます)


追尾センサーの積雪影響
冬季間の早朝などセンサーカバー外側に霜が強力に付着するとセンサー感度が低下し追尾検出はされるものの霜が解け始めるまでの間、太陽光に完全100%対向出来ない 事が確認され、どの様な環境で強力な霜が発生しているか調査の結果、夜間に霙が降り深夜に凍結する事が判明したのだが現在回避策を検討中。・・・(センサー感度向上 調整で切り抜けても今度は過感度リスクが高くなり天空散乱光反応に対する悪影響とのジレンマに陥る) この様な現象は光学検出を原理とするシステムでは同様に発生しているのではと推測される。当サイトでは従来はビニール袋カバーであり問題発生はなかったのだが ビニール袋は紫外線や強風振動での劣化が激しくセンサー改良を機にビニール系カバーからPETフィルムカバーに変更して霜付着による感度低下回避策検討中。

下記画像程度のセンサー積雪の場合は特に問題なく追尾検出できる事が確認でき、単なる積雪については発電パネル除雪時にセンサーカバーも除雪すれば特に問題ない。 ただし、センサーカバー表面の水滴が凍結して霜となり剥離しない場合が稀に発生し霜が解け始めるまで上記の問題を引き起こしている。

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追尾センサ(旧版)・・・(外部電源供給式)