مجموعه فایل های فلش آموزش الکترونیک

آشنایی با سیستم های فتوولتائیک

فتوولتائیک اصطلاحی شامل کلمه photo (با ریشه یونانی به معنی نور) و کلمه volt است . فتوولتائیک علمی است که در مورد تبدیل نور به الکتریسیته و به عبارت دیگر تبدیل فوتون های نوری به جریان الکتریکی می پردازد .

به پدیده ای كه در اثر تابش خورشید الكتریسیته تولید كنند پدیده فتوولتائیك و به هر سیستمی كه از این پدیده استفاده نماید، سیستم فتوولتائیك گویند.تبدیل نور خورشید به الکتریسیته توسط سلولهای خورشیدی صورت می گیرد . سلول های خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی هستند که معمولاً جنس آنها ازآلیاژ سیلیکون می باشد.

نورخورشید از فوتون ها یا ذرات انرژی خورشید ساخته شده است. این فوتونها که مقادیر متغیر انرژی را شامل می شوند، درست مشابه با طول موج ها متفاوت طیفهای نوری هستند. وقتی فوتونها به یک سلول فتوولتائیک برخورد میکنند، ممکن است منعکس شوند مستقیم ازمیان آن عبور کند و یا جذب شوند. فقط فوتونهای جذب شده انرژی برای تولید الکتریسیته فراهم می کنند. وقتی که نور خورشیدی کافی یا انرژی توسط جسم نیمه رسانا جذب شود، الکترونها ازاتم های جسم جدا می شوند ( به دلیل اینکه آخرین الکترون یک اتم با گرفتن انرژی فوتون به لایه بالاتر رفته و می تواند ازمیدان پروتون خلاص شده و آزادانه در نیمه رسانا حرکت کند) زمانی که الکترونها موقعیت را ترک می کنند، سوراخ هایی شکل می گیرد که دراین زمان تعداد الکترون ها زیاد بوده و هر کدام n یک بار منفی را حمل می کنند و به طرف جلو سطح سلول پیش می روند، در نتیجه عدم توازن بار بین سلولهای جلویی وسطوح عقبی یک پتانسیل ولتاژ شبیه قطب های مثبت ومنفی یک باطری ایجاد می شود وقتی که دو سطح از میان یک راه داخلی مرتبط می شوند، الکتریسیته جریان می یابد. شرایط آب وهوایی (همانند ابر و مه) تاثیر مهمی روی انرژی خورشیدی دریافت شده توسط یک آرایش الکترونی سلول های خورشیدی دارند. ساده ترین سیستم های فتوولتاتیک انرژی تعداد زیادی از ماشین حساب های کوچک و ساعتهای مچی که روزانه مورد استفاده قرار می گیرد را تأمین می کند.

تبدیل فتوولتاتیک به الکتریسیته چندین دلیل مفید دارد

تبدیل نور خورشید به الکتریسیته به روش مستقیم است، بنابراین سیستم های تولید کننده مکانیکی به حجم زیادی لازم ندارند و می تواند همچون هر سرمایه گذاری دیگر و با برنامه ریزی دقیق، سودآور باشد و به شما کمک می کند تا تصمیمات درستی را در جهت کاهش هزینه ها اتخاذ کنید. - خصوصیت ماژولی انرژی فتوولتاتیک اجازه می دهد به طور سریع آرایش ها دراندازه های مختلف و با توجه به سیستم مورد نیاز طراحی و نصب می شود وهمچنین، تاثیر محیطی یک سیستم فتوولتاتیک حداقل است و نیازی به تجهیزات جانبی نگهداری و تعمیرات سیستم ندارد. به پدیده ای که در اثر تابش نور بدون استفاه از مکانیزمهای محرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتائیک و به هرسیستمی که از این پدیده ها استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند. سیستم های فتوولتائیک یکی از پر مصرف ترین کاربرد انرژی های نو می باشند و تاکنون سیستم های گوناگونی با ظرفیت های مختلف که از ( 0.5 وات تا چند مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازی شده است و با توجه به قابلیت اطمینان و عملکرد این سیستم ها هر روزه بر تعداد متقاضیان آنها افزوده می شود. از سری و موازی کردن سلولهای خورشیدی می توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. در نتیجه به یک مجموعه از سلولهای سری و فتوولتائیک می گویند. امروزه اینگونه سلول ها عموماً Solar Modules موازی شده صفحات خورشیدی ماده سیلیسیم تهیه می شود و سیلیسیم مورد نیاز از شن و ماسه تهیه می شود که در مناطق کویری کشور، به فراوانی یافت می گردد. بنابراین از نظر تأمین ماده اولیه این سلول ها هیچ گونه کمبودی در ایران وجود ندارد. سیستم های فتوولتائیک را می توان به طور کلی به دو بخش اصلی تقسیم نمود که بطور خلاصه به توضیح آنها می پردازیم.

صفحات خورشیدی

این بخش در واقع مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون واسطه مکانیکی می باشد. این بخش در واقع کلیه مشخصات سیستم را کنترل کرده وتوان ورودی پنلها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کننده را به شبکه یا باتری، تزریق و کنترل می کند. لازم به ذکر است که در این بخش مشخصات و عناصر تشکیل دهنده، با توجه به نیازهای بارالکتریکی و مصرف کننده و نیز شرایط آب وهوایی محلی تغییر میکند.

:(INVERTER) مبدل الکتریکی

باشد، درصورت AC وDC صفحات فتوولتائیک، مصرف کننده می تواند دو نوع DC با توجه به خروجی ACبا مبدل های الکتریکی یا اینورتر مناسب می توان خروجی خورشیدی را به ،AC وجود مصرف کننده تبدیل نمود. همچنین با آرایش های مختلف صفحات فتوولتائیک می توان نیاز مصرف کنندگان مختلف را با توان های متفاوت تأمین کرد که با توجه به کاهش روز افزون ذخایر سوخت های فسیلی و خطرات ناشی از بکارگیری نیروگاه های اتمی، گمان قوی وجود دارد که درآینده ای نه چندان دور سلوله ای خورشیدی به انرژی برق به عنوان جایگزین مناسب و بی خطر برای سوخت های فسیلی و نیروگاه های اتمی توسط بشر بکار گرفته شود.

مصارف و کاربردهای مختلف سیستم های فتوولتائیک:

روشنایی خورشیدی :
در حال حاضر روشنایی خورشیدی بالاترین میزان کاربرد سیستم های فتوولتائیک را در سراسر جهان دارد و سالانه ده ها هزار نمونه از این سیستم در سراسر جهان نصب و راه اندازی می گردد، مانند برق جاده ها و تونل ها، خیابان ها، پارکها و روشنایی کارگاه ها و ویلاها و مجتمع های مسکونی، بخصوص در مناطقی که به شبکه برق دسترسی ندارند، تأمین برق پاسگاه های مرزی که دور از شبکه برق هستند، تأمین برق مناطق شکاربانی و مناطق حفاظت شده که جنبه نظامی دارند. سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی : انرژی مورد نیاز کلیه لوازم برقی منازل شهری و روستایی و مراکز تجاری را میتوان با استفاده از صفحات فتوولتائیک و سیستمهای ذخیره کننده و کنترل نسبتاً ساده تأمین نمود.
سیستم پمپاژ خورشیدی :
سیستم پمپهای فتوولتائیک قابلیت استحصال آب از چاهها، قنوات، چشمه ها رودخانه ها و ... را جهت مصارف متنوعی دارا می باشد.
سیستم تغذیه کننده ایستگاههای مخابراتی و زلزله نگاری:
اغلب ایستگاه های مخابراتی و یا زلزله نگاری درمکانهای فاقد شبکه سراسری وسخت گذر و یا در محلی که احداث پست فشار قوی به فشار ضعیف و تأمین توان الکتریکی ایستگاه مذکور صرفه اقتصادی وحفاظت الکتریکی ندارد نصب شده اند. - ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت و وسایل بازی کودکانه یا هر نوع وسیله ای که تاکنون با باطری خشک کار می کرده است که یکی دیگر از کاربردهای این سیستم می باشد. مثلاً ژاپن در سال 1983 حدود 30 میلیون ماشین حساب خورشیدی تولید کرده است که سلول های خورشیدی بکار گرفته آنها مساحتی حدود 20000 متر مربع و توان الکتریکی معادل 500 کیلووات داشته اند.
نیروگاههای خورشیدی فتوولتائیک:
هم زمان با استفاده ازسیستمهای فتوولتائیک دربخش انرژی الکتریکی مورد نیازساختمان ها اطلاعات و تجربیات کافی جهت احداث واحدهای بزرگ تر حاصل گردید و همه اکنون دربسیاری از کشورهای جهان نیروگاه فتوولتائیک در واحدهای کوچک و بزرگ و به صورت اتصال به شبکه و یا مستقل از شبکه نصب و راه اندازی شده است.

http://www.elmicro.ir

مبدل نور به فرکانس با قابلیت تشخیص رنگ TSL230

سنسور TSL230 یک مبدل شدت نور به فرکانس میباشد و متناسب با شدت نور تابیده شده به سطح ان بدون نیاز به هیچ گونه قطعه و مدار جانبی درخروجی ان فرکانس خواهیم داشت،یکی از کاربرد های این سنسور جهت تشخیص رنگ میباشد که این سنسور جهت این کار نیز مناسب بوده و کاربرد دارد.

از ویژگی های بارزاین سنسور به شرح زیر میباشد

• مبدل شدت نور به فرکانس با دقت رزولیشن بالا
• قابیت تنظیم فرکانس خروجی و مقیاس  شکل موج خروجی
• قابلیت اتصال مستقیم به میروکنترلر ها
• قابت کارکرد با ولتاژ های پایین از ۲٫۷ ولت
• پایداری زیاد و کامل در فرکانس خروجی با حداکثر خطا ۵% درنوع TSL230B
• غیر خطی بودن خطا معمولا ۰٫۲ ٪ در ۱۰۰ کیلوهرتز
• استفاده از تکنولوژی پیشرفته cmos

سنسور TSL230و TSL230A و TSL230B  مبدل نور به فرکانس برنامه ریزی شده با قابلیت  تنظیم وپیکربندی بهره و فرکانس خروجی  میباشد پالس خروجی به صورت مربعی و با دیوتی سایکل ۵۰% میباشد ومیزان حساسیت سنسور در سه رنج ضریب ۱ و ۱۰و ۱۰۰ میباشدهم چنین که مقیاس پالس خروجی در ۴ مقدار ۱ و۲و۱۰ و۱۰۰ قابل تنظیم میباشد .

ورودی وخروجی این سنسور با ولتاژ ttl سازگار شده است هم چنین که به کمک پایه شماره ۳ ان که نام آن oe  میباشد میتوان خروجی سنسور را فعال و غیر فعال کرد البته این پایه با استفاده از ولتاژ ۰ و به عبارت دیگر زمین فعال میشود .

درصد خطا و به عبارت دیگر تلرانس در فرکانس خروجی این سنسور در انوع مختلف به صورت زیر میباشد

±۵% (TSL230B), ±۱۰% (TSL230A),  ±۲۰% (TSL230)

رنج نور قایل روئت واندازه گیری توسط این سنسور برای جبران درجه حرارت از نور ماورا بنفش تامرئی بین ۳۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر میباشد و رنج حرارتی عملکرد این سنسور بین منفی ۲۰ درجه سانتی گراد تا۷۰ درجه سانتی گراد میباشد.

این سنسور به صورت ۸ پایه میباشد و وظیفه هرکدام از پایه ها به صورت زیر میباشد.

1. s0
2. s1
3. OE
4. gnd
5. vcc
6. out
7. s2
8. s3

پایه های ۱ و۲ با نام s0 و  s1  وظیفه تنظیم مقدار حساسیت سنسور طبق جدول زیر را بر عهده دارد

پایه های ۷ و۸ که با نام s2 و s3  میباشد وظیفه تنظیم مقیاس فرکانس خروجی را طبق جدول زیر برعهده دارد

در شکل زیر میتوانید بلوک دیاگرام این سنسور را مشاهده کنید(جهت بزرگتر دیدن عکس برروی آن کلیک کنید)

درضمن حداکثر ولتاژ این سنسور ۶٫۵ ولت میباشد اما ولتاژ برای کارکرد عادی این سنسور ۵ ولت میباشد.برای آشنایی بهتر و اطلاعات بیشتر از مشخصات این سنسور میتوانید دیتا شیت آن را از طریق لینک زیر دانلود کنید

 --------------------------------------------------------------------------------------------------------

 FSK یا frequency shift keying چیست ؟

امروزه FSK رایج ترین روش مدولاسیون است که در ساخت مودم هایPLC برای کاربرد های خانگی یا اصطلاحا indoor استفاده می شود وتقریبا بیشتر مودم های PLC که تا کنون تولید شده اند از این طرح مدلاسیون استفاده می کنند . FSK مشکلاتی نیز دارد که سعی میکنیم از این پس به فواید و معایب این روش بپردازیم ، اما پیش از هرچیزمی بایست بدانیم که اساس FSK بر چیست . از این رو در مقالات آتیFSK را بیشتر شرح میدهم . با جستجوی لغت frequncy shift keying

در موتورهای جستجو تعاریفی از این روش ارائه شده است که ترجمه خلاصه شده ای از آن ها را در ادامه می آورم .

تعریفFSK :

fsk روشی برای ارسال سیگنال های دیجیتال است . اگر دو حالت باینری موجود یعنی صفر و یک منطقی را توسط یک شکل موج آنالوگ تعریف کنید، صفر منطقی در این روش توسط یک موج با فرکانس خاص و یک منطقی نیز توسط موجی دیگر با فرکانس متفاوت تعریف می شود . یک مودم FSK

اطلاعات باینری موجود در کامپیوتر را به سیگنال FSK تبدیل می کند تا بتوان آن ها را روی خطوط تلفن ، کابل ها ، فیبر نوری و یا به صورت بی سیم ارسال کرد . این مودم همچنین میتواند سیگنال های 

رسیده را نیز به حالت های صفر و یک دیجیتال تبدیل کند تا کامپیوتر بتواند آن ها را بفهمد .استفاده از روش FSK برای اولین بار در چاپگرهای ماشینی راه دوردر اوسط قرن بیستم مرسوم شد . سرعت استاندارد این ماشین ها۴۵ باوود ، معادل ۴۵ بیت بر ثانیه بود . وقتی که کامپیوتر های شخصی رایج شدند و شبکه ها رونق گرفتند ، این چنین سرعتی برای ارسال یک سند متنی بزرگ یا مثلا ارسال برنامه ها واقعااذیت کننده بود . در دهه ۱۹۷۰ مهندسان در جستجوی دستیابی به پهنای باند بیشتر مودم هایی ساختند که با سرعت بیشتری کار میکرد، تلاشی که تا امروز ادامه داشته است . امروزه یک مودم تلفنی استانداردمی تاند با سرعتی تا هزاران بیت بر ثانیه کار می کنند . حتی مودم های بی سیم و کابلی        می توانند با سرعتی بیشتر از یک مگابیت بر ثانیه کار کنند و مودم های فیبر نوری با سرعتی در حد چندین مگابیت بر ثانیه عمل می کنند . جالب توجه است که بدانید اصول ابتداییFSK بیش از نیم قرن است که تغییر نکرده است .

البته در تعریف فوق هیچ اشاره ای به استفاده از روش مدولاسیون FSKبرای ساخت مودم های PLC نشده است ولی جالب خواهد بود اگر بدانید مودم های PLC که از روش FSK استفاده می کنند سرعتی تا ۱۰۰مگابیت بر ثانیه ارائه خواهند کرد یک نکته ای که به طور غیر مستقیم در این تعریف آورده شده این بود که در روش FSK دو فرکانس حامل خواهیم داشت که سیستم به طور پیاپی بین این دو فرکانس کلید زنی می کند

تعریف روش های مدولاسیون دیجیتال FSK  از سایت دپارتمان UCL :

طبق متنی که در این سایت آمده است FSK یکی از روش های مدلاسیون دیجیتال است که در آن فرکانس موج سینوسی حامل بر اساس سیگنال پیام تغییر می کند . از دیگر روش های مدولاسیون دیجتال ASK و PSK رامی توان نام برد که در ASK دامنه و در PSK فاز موج حامل تغییر می کند.در روش FSK از یک حامل ( یا دو حامل ) با فرکانس های متفاوت برای ۰ و ۱ استفاده می شود  سیگنال مدوله شده منتج ممکن است همچون جمع دو سیگنال دامنه مدوله شده باشد که فرکانس حامل شان متفاوت بوده است .

برای عدم تداخل سیگنال های ارسالی توسط فرستنده مان با سیگنال های رادیویی ارسالی توسط فرستنده های رادیو و تلوزیون باند فرکانسی را انتخاب می کنیم که سیگنالی در ان ارسال نشده باشد.

منبع:سایت یزد کیت