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Solar-Auto-Controller

Astronomisch gespurte Zwei-Achs-Sonnen-Nachführ-Steuerung

      INHALT:   Basis-Version | Erweiterungen & Optionen | Technische Daten | Preisliste     



Zur automatischen Nachführung und Positionierung von ein- oder zwei-achsigen Sonnen- & Tages-Licht-Lenk- & Leitsystemen. Auch zur Steuerung von Abschattungs-Einrichtungen geeignet.

Eine Besonderheit stellt das mathematisch korrekte Tracken einer "liegenden Parabol-Rinne" dar. In einer Spezial-Version ist auch diese Funktion möglich.

Selbsttätiger Steuer-Computer zur Ansteuerung von handelsüblichen Getriebe-Motoren (auch schwerer Bauart) über externe Leistungs-Relais. Es sind für jede Achse je ein dualer bipolarer Rückführ-Impuls-Geber und ein Referenz-Schalter erforderlich.

Über die Fronttasten und das 40-Zeichen-Display, lassen sich alle Eingaben komfortabel vornehmen. Es ist nur die Rückführ-"Winkel zu Impuls"-Rate einzugeben. Nach der einmaligen Synchronisation von Sonne und Panel ist das System betriebsbereit.






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Parabolischer Solar-Rinnen-Konzentrator eines Solar-Thermal-Kraftwerks (Bilder mit freundlicher Genehmigung von DLR-Köln)





  • mit Uhr und Kalender
  • astronomisch-mathematischem Programm
  • mit Auto-Start nach Stromausfall
  • höchster Installations- und Bedien-Komfort
  • vorzüglich in bestehende Anlagen integrierbar
  • Einachs-Aktivitäten möglich
  • Horizont zu Horizont-Betrieb (AZ bis 360° & EL bis 90°) möglich
  • jede Achse wird in max. 65000 Schritte aufgelöst
  • Niederspannungs-Version lieferbar (für gepufferten Aku-Betrieb)
  • über externe Schaltschütze auch für schwerste Motoren
  • (z. B. Drehstrom) und größte Objekte geeignet
  • mit Wind-Sensor-Interface
  • mit Last/Leistung-abhängiger Positions-Optimierung (0ption)
  • dadurch ist auch "AutoFocus"- und "AutoTracking"-Betrieb möglich
  • RS 232C-Interface mit "AutoProtocol"-Funktion lieferbar (Option)
  • 19"-Ausführung lieferbar (Option)


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In Wissenschaft, Forschung und Lehre die Sonne erkennen & Wissen erlangen, durch präzises Ausrichten und bequemes, genaues Nachführen des Messmittels!






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Steuergerät mit Display (Tischausführung) Steuergerät in 19"-Gehäuse (2 HE)

(Maße (B x H x T): ca. 484 x 88 x 255 mm)
Anschlüsse (die Anschluß-
Kabel für Windsensor und
Analog-Eingang werden
mitgeliefert)
DISPLAY-BELEGUNG
  Betriebszustand   Modus   Uhrzeit   Aktivität   Tageszyklus   Azimuths-Winkel   Elevations-Winkel  
               
  RUN   M   15:34:48   Go   S   AZ123.5   EL015.2  
ACHTUNG: Nicht alle Funktionen sind in jeder Ausführung und Betriebsart verfügbar.





Die Inneneinheit besteht aus einem kompl. Computer mit Stromversorungsteil. Diese Elektronik ist in einem kleinen Metallgehäuse mit einigen frontseitigen Bedien-Elementen und einem 40-Zeichen-LCD-Display untergebracht (Bild B). Auf der Geräterückseite findet man die Anschluß-Klemmen für die Kabel die die Motor-Schütze bedienen, die Buchsen für die RS232C-Schnittstelle, der Analog-Eingang und die Wind-Sensor-Schnittstelle (Bild G).

Aufgabenstellung dieses Systems: Direktes, synchrones Nachfahren und Folgen der Sonnenbahn. Der Antrieb, und damit das am Getriebe befestigte Objekt (Solar-Collectoren, Photovoltaik-Panel, parabolischer oder sphärischer Sammler, Radio-Meß-Sonde usw.) blicken "direkt" in die Sonne. Dieses Direct-Tracking ist mit diesem System problemlos möglich, jedoch auch mit einem gezielten, genauen "Offset".







BASISVERSION zum Anfang der Seite



Basis-Version:


SOLAR-AUTO-CONTROLLER

ist ein micro-prozessor-gesteuerter Controller, der sowohl die Positionier-Logik als auch den Leistungs-Teil für die Motor-Schütze beinhaltet, als auch für kleinere Motore. Es lassen sich zwei separate Schütze/Motore (max. 2,5 A/Achse) mit dualen Impuls-Rückführ-Sensoren, je einer für die Elevations- und Azimuth-Achse, ansteuern. Die Schütze/Motore werden mit Relais betätigt (Halbleiter-Ausführung auf Anfrage).
Sonnen-Positionen werden mit einem kompletten astronomischen Programm berechnet. Dazu wurden die Keplerdaten der Sonne und der Erde, sowie Datum und Uhrzeit, und der Standort des Systems herangezogen.

Ausstattung:

  • mit bis zu 90° Elevations-Hub
  • mit bis zu 360° Azimuth-Drehwinkel
  • mit 40 Zeichen-LCD-Display
  • mit vielen dynamischen Betriebs-lnformationen im Display:
  • Betriebs-Art
  • Uhrzeit
  • ggf. Analog-Level     
  • Datum
  • AZ-Winkel     
  • und anderes     
  • Laufrichtungen
  • EL-Winkel
  • mit quarzstabiler Kalender-Uhr
  • mit programmierbaren Limit-Winkeln
  • mit batterie-gepuffertem Speicher
  • mit Auto-Start nach Stromausfall
  • mit Wind-Sensor-Interface

Über ein frontseitiges Tastenfeld (Bild B) erfolgt die kompl. Bedienung.
Das Gerät kann zur Versorgung mit 230/115 V AC oder 24 V DC geliefert werden.

Motor-/Getriebe-Voraussetzungen:

  • lineares "Rückführ-Impuls zu Bewegungs-Winkel"-Verhältnis (Auf Wunsch kann ein Erfassungs-System für unlineare "Rückführ-Impuls zu Bewegungs-Winkel" bereitgestellt werden.)
  • duales bipolares Rückführ-Impuls-System
  • Rückführ-Impuls-Frequenz: max. 200 Hz
  • Rückführ-Impuls-Länge: min. 2,5 mSek.
  • maximale Auflösung: 65000 Impulse/Achse (sprechen Sie mit uns über die Wahl der Auflösung!)
  • ein Orientierung-Schalter pro Achse

Installations-Ablauf: Bei der mech. Montage muß das zu positionierende Gut (PV-Panel, Collektor, Meßsonde usw.), nur in ca. Nord-Süd-Richtung ausgerichtet werden. Es sind danach nur 4 Parameter einzugeben:
1. "Impuls zu Bewegungs-Winkel"-Verhältniss des Motors.
2. Die geographischen Koordinaten des Aufstellungsortes (Länge und Breite).
3. Uhrzeit und Datum (UT). (Die Berücksichtigung von Schaltjahren, die Berechnung der wahren Ortszeit und der Sonnenkoordinaten erfolgen vollautomatisch. Ein Umstellen der internen Uhr beim Wechsel von Sommer- auf Winterzeit ist nicht erforderlich).
4. Auswahl der Tracking-Frequenz/-Intervalls oder des Tracking-Winkels (zulässige Winkel-Abweichung).
Das zu positionierende Gut wird nun mit den 4 Tasten (UP/DOWN/EAST/WEST) auf das Sonnen-Optimum gedreht/gefahren.
Fertig ist die Installation.

Nach dem Start folgt das System nun der Sonne Tag für Tag – vollautomatisch. Verläßt die Sonne einen von Ihnen voreingestellten Winkelbereich, wartet der Rotor in Nachtruhestellung auf den nächsten Tag und beginnt im richtigen Moment an der richtigen Stelle wieder mit der täglichen Arbeit.
Um das Restlicht nach Sonnen-Untergang noch nutzen zu können, bestimmt der Betreiber wie lange das System nach Sonnen-Untergang in dieser Position verharrt. Das Sinngemäße gilt für den Sonnen-Aufgang. Ebenso kann eine Park/Nacht-Position frei programmiert werden.

Durch kluge Wahl der zulässigen Winkel-Abweichung oder des nächsten Suchzykluses kann das System motorschonend beeinflußt werden.
Natürlich kann man mit einem solchen System vorzüglich manuell jede beliebige Position anfahren: Mit dem Blick auf das Display, AZ- und EL-Winkel beachtend – rechts-links – hinauf-herunter. Minimalste Schrittgröße 0,1°!

Über das Wind-Sensor-Interface können der Steuerungs-Logic zur automatischen Auswertung Wind-Sensor-Impulse übergeben werden. Das dient zum automatischen Anfahren einer programierbaren Motor-/Getriebe-Position bei Erreichen einer vorwählbaren Windgeschwindigkeits-Schwelle (Bild G)!

Soll die Steuerung direkt 24V-DC-Motore treiben, kann auch anstelle von mechnischen Relais, eine Halbleiter-Relais-Version geliefert werden. Diese erlaubt dann

  • weicheres Anfahren und Anhalten der Motore
  • hat kein Kontakt-Abbrand, weil mechanisch kontaktlos schaltend
  • ist störarmer, weil keine Schalt- oder Abriß-Funken-Bildung
  • geräuschloses Steuergerät, weil ohne beweglichen Teile
  • kultivierter Zwei-Geschwindigkeits-Betrieb, weil Halbleiter hochfrequent ein- und ausgeschaltet werden können,
  • weil mit Halbleiter-Schaltern unterschiedliche Geschwindigkeiten gefahren werden können.







ERWEITERUNGEN & OPTIONEN zum Anfang der Seite



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DC 12 V

Elektronische Spannungs-Umsetzung von 12 auf 24 V. Der SolarAutoController ist damit zwischen 12 bis 20 V DC betreibbar.





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ANALOG-INPUT

Diese Hard- und Firmware-Erweiterung erlaubt, ein externes Analog-Signal auf der Geräte-Rückseite (Bild G) in das Steuergerät zu leiten. Dieses Signal wird mit 8-Bit-Auflösung (0 bis 255) verarbeitet und dient zur automatischen Positions-Optimierung.

Typische Anwendungen sind:

  • temperatur-abhängige Solar-Collector-Nachführung und/oder -Optimierung
  • lade-spannungs-abhängige Photovoltaik-Panel-Nachführung und/oder -Optimierung
  • lux-(Licht)-leistungs-abhängige Positions-Optimierung von opt. Linsen/Sammlern
  • und vieles andere mehr!

Die geforderte Gleichspannung sollte im Bereich zwischen 0,2 bis 12 Volt liegen. Die Impedanz des Einganges liegt bei 250 kOhm. Es können sowohl positive anzeigende Signale als auch reziproke verarbeitet werden. Der Arbeits-Bereich des Meß-Signals läßt sich sowohl in der Amplitude/Steilheit als auch im Null-Punkt-Wert dem Signal-Geber anpassen (Signal- min. 0,1 V pos. & neg.). Die Einlese-(sampling)-Taktrate beträgt ca. 250 Hz!
Mit diesem Verfahren werden Signal-Leistungen erreicht, wie nicht von Hand machbar!
Ggf. können diese Signal-Werte über die RS 232 C-Schnittstelle einzeln abgefragt werden oder automatisch/zyklisch. Über die Tasten des Steuergeräts kann jederzeit ein Optimierungs-Vorgang ausgelöst werden (oder mit der Buchstabenfolge "FOCUS" über die RS 232 C-Schnittstelle). Das Optimierungs- und Trackings-Verhalten läßt sich durch Programmierung des zulässigen Signal-Abfalls (Threshold), durch Wahl der Ansprech-Trägheit, durch zeitliche Wahl des nächsten Testzykluses, durch Festlegung der Signal-Amplituden und durch Bestimmung des Such-Algorythmuses motorschonend beeinflussen. Das steckbare Anschlußkabel zum Meß-Geber ist im Lieferumfang eingeschlossen.

Diese Funktion ist Voraussetzung für die automatische Nutzung des Licht-Peil-Stabs.





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DATA-INTERFACE

Der 'SolarAutoController' kann, zur Kommunikation mit einem externen Computer, mit einer Zwei-Wege »RS 232 C-Daten-Schnittetelle« geliefert werden. (Datenstrom: 8 bit/keine Parität/1 Stop-Bit/300 bis 76800 Baud mit/ohne Hardware-Handshake).
Die richtungsbestimmenden Informationen werden über ein "RS 232 C-Interface" der Rotorsteuerung zugeführt. Ebenso können in entgegengesetzter Richtung Informationen über den Betriebszustand und der Position des Rotors vom Computer abgefragt werden. Das intelligente Interface läßt auch eine Bedienung über ein Telefon-Modem zu.
In Verbindung mit der Option "Analog-Auswertung" kann das System auch zur analogsignal-abhängigen Ausrichtung und Nachführung auf Meß-Signale z. B. Wetter-Sonden (Wetterballone) verwendet werden. Die Meß-Richtungen und die analogen Leistungswerte werden über die Daten-Schnittstelle dem externen Computer permanent mitgeteilt!
Die Kommunikation zwischen Steuergerät und externem Computer erfolgt in einer BASIC-ähnlichen Sprache, wobei nur der einfache 7-Bit-ASCII-Code verwendet wird.

Befehl-Syntax-Beispiele:

  • Drehe Azimuth-Motor auf 134.56°   –   "AZ = 134.56 [CR]"   oder
  • Gebe dem Computer die Elevation-Position   –   "EL = ? [CR]"
  • Mit dem Befehls-Wort "FOCUS" wird ein automatischer Focussierungs-Lauf ausgelöst.
  • Mit dem Befehl "RESULT" wird, nach jeder Autofocussierung, die automatische Ausgabe von Betriebs- und Leistungsdaten wie z. B. AZ- und EL-Winkel mit der dazugehörenden Analog-Signal-Stärke veranlaßt. Diese kann (etwa als Protokoll) zu einem Computer geleitet werden, jedoch auch direkt auf einen Printer oder Modem! Diese Daten kann man in einem File auf der Festplatte des Computers speichern und stehen sofort zur Nutzung mit handelsüblichen Spreadsheet-Programmen oder Datenbanken zur Verfügung und können daher ohne ein spezielles Programm graphisch dargestellt werden! Datenstrukturen entsprechen den Erfordernissen von modernen Datenbanken, wie z. B. Excel.
    Die Version 'SolarAutoController mit Halbleitern' fügt in diesen Datenstring zusätzlich Datum und Uhrzeit ein. Hier das Muster des Datenstrings:
    Reihen-Nr.; Tag; Datum; Uhrzeit; Tracking-Kanal; AZ-Winkel; EL-Winkel; AZ-Motor-Impulse; EL-Motor-Impulse; Level vom Analog-Kanal 1; 3; 4 mit folgendem Format: 00000 Mon 11.12.98 15:23:44 01 00000 00000 00000 00000 00000 00000 00000.
    Es stehen weitere Befehle zur Verfügung! (Es sind noch nicht alle Anwendungen gefunden! Dazu Ihre Idee: …?)

Schon mit einem simplen Terminal-Programm lassen sich alle Befehle und Rückgaben via Modem und Draht übertragen!

Dieses Interface wird benötigt für die Erweiterung "GPS Capture".





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GPS-CAPTURE-FUNKTION   (nur in Verbindung mit dem Data-Interface)

Diese Funktion dient zur automatischen Übernahme der globalen Längen- und Breiten-Koordinaten aus einem GPS-Navigator/Empfänger über die serielle Schnittstelle in die Recheneinheit des Steuergeräts. Die manuelle Eingabe des System-Standortes entfällt.

Es kann das NMEA183-Protokoll gelesen und verwendet werden.





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GR-19

In Schaltzentralen und technische Leitstellen in Wetter-Ämtern, Universitäten, Forschungs-Labors und wissenschaftlichen Instituten ist die Bedienung und Steuerung oft über 19"-Geräte erwünscht. Mit dieser Pos. wird der Einbau des standardmäßigen "SolarAutoController" in ein 19"-Gehäuse mit 2 HE x 290 mm, mit aluminiumfarbiger eloxierter Frontplatte, veranlaßt. Neben höherer Hf-Sicherheit ist steckbare Anschluß-Verdrahtung und ein beleuchtetes, zweizeiliges Display im Preis eingeschlossen. Ebenso ein frontseitiges Sicherheits-Schloss (2 Schlüssel) zur Verriegelung von bestimmten Bedien-Funktionen, die die Anlage gegen unautorisierte Bedienung schützt. Zusätzliche LEDs zeigen Laufrichtungen und andere Betriebs-Zustände an. Ferner bietet das Gerät die Möglichkeit, die Motor-Leistungs-Einheit über eine zusätzliche Schnittstelle mit niedrigerer oder (in Grenzen!) höherer Spannung und Leistung zu versorgen, zur Geschwindigkeits-Regelung und/oder Leistungs-Steigerung. Damit ergibt sich auch zusätzlich eine vorteilhafte Trennung der Stromversorgung von Logik und Leistung!










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LICHT-PEIL-STAB

Der Licht-Peil/Eich-Stab dient dem einfachen, komfortablen Finden der lichtstärksten Richtung/Position. Er besteht aus einem innen-enspiegelten Rohr mit einer Meßsonde an der unteren Rohrbasis. Ein 5 m langes Litzenkabel ist fest angeschlagen. Ein universeller Sensor-Halter mit Befestigungs-Material ist beigefügt.

Der Stab-Träger wird plan an dem zu positionierenden Objekt angebracht, so daß der Peilstab senkrecht auf der Sichtfläche steht. Die Peil-Einrichtung kann an einem handelsübliches Ohm-Meter (Multimeter) angeschlossen werden und dient in dieser Anwendung zur manuelle Ausrichtung des Rotorkopfes mit den Steuergeräte-Tasten (UP/DOWN/EAST/WEST). Eine vollautomatische Positions-Optimierung ist zusammen mit der Geräte-Erweiterung "ANALOG"-Signal-Eingang möglich. Dabei werden Signal-Spitzen erreicht, die nicht mit Handbetrieb machbar sind. Im "AUTOFOCUS"-Betrieb wird – automatisch – nach jeder astronomischen Positionierung, nach einer Signal-Verbesserung geforscht. Die Ergebnisse werden mit einem 8 bit-Wort im Steuergeräte-Display angezeigt und ggf. über die serielle Schnittstelle mit weiteren Daten ausgegeben – automatisch.





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WINDSENSOR/SCHALEN-ANEMOMETER

Der Anemometer dient zur Messung der lokal auftretenden Windgeschwindigkeit. Die 4-Draht-Schnittstelle am Steuergerät ist in der Lage, Signale des Anemometers zu lesen und auszuwerten.

Details:

  • 3-Schalen-System
  • Schalen-Ring-Außen-Ø: 120 mm
  • Schalen-Ø: 40 mm
  • Bauhöhe: 70 mm
  • Material: ABS
  • Impulsgeber-System: Magnet/Reed-Schalter
  • Impuls-Rate: 60 km/h = 16,8 m/sec. = 47 Hz
  • für Auf- und An-Mast-Montage geeignet






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Es können sowohl Zahnstangen-Antriebe als auch Linear-Antriebe zum Einsatz kommen. Licht-Sensor-
Peil/Eich-Stab
Schalen-Anemometer Heliostat








TECHNISCHE DATEN zum Anfang der Seite



BEDIENCOMPUTER:   EPS-103 mod. Solar
Stromversorgung 223/115 Volt AC 16 Watt Standby (100 Watt max.) oder
24 Volt DC 1 Watt Standby (100 Watt max.)
12 Volt DC (Option)
Motor/Schütz-Ansteuerung 24 Volt DC / max. 2,5 Amp.
Impuls-Frequenz max. 200 Hz
Impuls-Länge min. 2,5 mSek.
Auflösung max. 65.000 Impulse/Achse






PREISLISTE zum Anfang der Seite



VERSION | (inklusive 19 % Mehrwertsteuer) EURO
SolarAutoController Zwei-Achs-Motor-Steuerung für externe Getriebe-Motore 2 788,17



OPTIONEN | (inklusive 19 % Mehrwertsteuer) EURO
DC 12 V 12 V Stromversorgung für Version DC 24 V 569,24
ANALOG-Input analog-signalabhängige Positions-Optimierung (Last/Leistung) 890,12
DATA-Interface RS 232-Interface 949,62
GPS-Capture GPS-Software-Interface 653,31
nur in Verbindung mit dem Data-Interface lieferbar
GR-19 Konfektion in 19"-Gehäuse 1 187,62
Li-SP1 Licht-Sensor-Peil/-Eich-Stab 449,82
Wi-S1 Windsensor/Schalen-Anemometer 377,65





Im Vorfeld bitten wir um Erläuterung Ihrer Anwendung – auch Ihrer abweichenden Anwendung.
Unserer Erfahrung nach kann das Ihrem Projekt dienen.



Technische Änderungen vorbehalten!



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