www.label.pl | LAB-EL Elektronika Laboratoryjna
Elektronika Laboratoryjna

Sterowanie położeniem pyranometrów
za pomocą regulatora LB-600

PRZYKŁADOWA APLIKACJA
  • funkcje sterowania: ustalanie położenia w stosunku do wyliczonej z funkcji astronomicznych pozycji słońca
  • pomiar: natężenie światła i dodatkowe pomiary meteorologiczne
  • przyrząd stacjonarny
  • współpraca z systemem komputerowym
  • interfejs RS-232C i S300
LB-600

Opis zadań i działania

Podstawowym zadaniem całego systemu jest zbieranie danych o natężeniu promieniowania słonecznego w funkcji czasu. Dane są zbierane dwoma pyranometrami: w płaszczyźnie północ-południe na wysokości położenia słońca i w miejscu aktualnego położenia słońca w czasie dnia.

Dodatkowo są zbierane do systemu informacje o sile i kierunku wiatru oraz temperaturze i wilgotności ze standardowej stacji meteorologicznej. Dla zrealizowania kierunku "patrzenia" pyranometrów w chwili pomiarów natężenia  promieniowania wykorzystano możliwości obliczeniowe sterownika LB-600. Przy pomocy funkcji matematycznych zawartych w sterowniku i funkcji zależności, przekazanej przez SGGW został zrealizowany algorytm sterowania obrotnicami pyranometrów w zależności od czasu, położenia geograficznego, strefy czasowej i zmiany czasu (letni-zimowy). Ruch pyranometrów można określić w następujący sposób. Pyranometr nr 1 ustawia się pionowo (elewacja) pod kątem wzniesienia słońca w płaszczyźnie północ-południe a pyranometr nr 2 śledzi wyliczone położenie słońca w funkcji czasu (azymut i elewacja). Każdego dnia o godzinie 2 w nocy oba pyranometry ustawiają się w położenie zerowe tj. poziomo w kierunku północy. Ma to zapobiec sumowaniu się odchyłek wyliczeniowych i błędów wynikłych z niedoskonałości mechanizmów i zakłóceń w działaniu. Od pozycji zerowej rozpoczyna się też działanie sterownika po przerwie w zasilaniu i resecie systemu. Urządzenia pomiarowe są umieszczone na podniesionej platformie, ułatwiającej śledzenie słońca, w odległości kilkudziesięciu metrów od usytuowania sterownika i systemu rejestrującego. Sygnały pomiarowe są przesyłane cyfrowo z wykorzystaniem pętli prądowej S300 do regulatora LB-600 i szeregowo do konwertera LB-486. Sterownie ruchem pyranometrów odbywa się poprzez wyjścia dyskretne sterownika. Sprzężenie zwrotne polegające na zliczaniu przez sterownik impulsów generowanych w obrotnicy zapewnia pozycjonowanie siłowników. Zrealizowany układ nie wyczerpuje możliwości regulatora LB-600 i będzie rozbudowywany w miarę zwiększania potrzeb użytkownika.

schemat blokowy
Rys.1 Blokowy schemat funkcjonalny sterowania pyranometrami
A - regulator – sterownik LB-600, B – konwertery LB-486, C – komputer z programem LBX, D – wiatromierz (kierunek, i siła wiatru), E – termohigrometr, F – pyranometry (natężenie promieniowania słonecznego), G – obrotnica z impulsatorem (elewacja i azymut), H – obrotnica z impulsatorem (elewacja). - - transmisja cyfrowa, - sygnały analogowe, binarne.

Struktura wewnętrzna regulatora pokazana poniżej realizuje następujące funkcje:

  1. Przyjmowanie sygnałów wejściowych z impulsatorów (warstwa 2)
  2. Obliczanie sygnałów sterowania dla aktualnego położenia słońca (warstwy 3 do6)
  3. Generowanie sygnałów regulacyjnych (warstwa 7)
  4. Generowanie sygnałów sterujących dla siłowników (warstwa A)
Struktura
Rys.2 Struktura wewnętrzna sterownika sterującego pyranometrami

Regulator z czujnikiem temperatury lub wilgotności, stosownie do zamówienia, może posiadać indywidualne świadectwo wzorcowania toru pomiaru temperatury z Instytutu Energetyki w Warszawie lub Laboratorium Wzorcującego LAB-EL.

Dane techniczne

PARAMETRY UKŁADU POMIAROWEGO
Pomiar / sterowanie Zakres pomiaru Uwagi
Pomiar natężenia promieniowania słonecznego -2000...+2000 W/m 2 Zależny od czujnika - podany dla czujnika SP LITE pyranometr - Kipp & Zonen
Pomiar kierunku wiartu 357 ° Zakres obrotu 360 ° bez końca
Pomiar siły wiatru 0,5 m/s - 90 m/s Dla miernik LB-747
Pomiar wilgotności 0..100% Dla miernika LB-710R
Pomiar temperatury -40..+85°C LB-710R
Położenie obrotowe pyranometru 1 (azymut i elewacja) 0-270° azymut, 0-180° elewacja  
Położenie obrotowe pyranometru 2 (elewacja) 0-180°  

Szczegółowe dane techniczne i zalecane warunki pracy urządzeń pracujących w układzie można znaleźć na stronach firmy LAB-EL. (np. dla termohigrometru LB-710 i regulatora LB-600).