مقدمة: تلعب بيانات الإشعاع الشمسي الدقيقة دورًا رئيسيًا.
لقياس كمية الإشعاع الشمسي بدقة، وهو أمر ضروري لأغراض مختلفة كاستخدام الطاقة المتجددة والتنبؤات الجوية وأبحاث الغلاف الجوي، نحتاج إلى فصل أجزاء مختلفة من ضوء الشمس الواصل إلى الأرض للحصول على نتائج موثوقة. تتناول هذه المقالة نظامًا متكاملًا مصممًا لتتبع وقياس الشمس بدقة وبشكل آلي. يوفر هذا النظام معلومات شاملة من خلال قياس الإشعاع الشمسي المباشر والمشتت بشكل منفصل، مما يُفيد الباحثين والمستخدمين في هذا المجال.
1. تعرف على نظام تتبع الشمس
جهاز تتبع ثنائي المحور أوتوماتيكي بالكامل مزود بمستشعرات يمكنها اكتشاف كل من ضوء الشمس المباشر والمتناثر.
2. الوظائف الأساسية: كيف تعمل؟
يعتمد النظام على مفهوم بسيط لكنه فعال: يقوم جهاز التتبع بتحريك نفسه بحيث يشير دائمًا إلى موقع الشمس طوال اليوم. هذا التتبع الدقيق ضروري لمقياس الإشعاع المباشر، أو أنبوب الضوء، لقياس ضوء الشمس المباشر بدقة. الإشعاع المباشر هو الإشعاع الصادر من سطح الشمس بالإضافة إلى حلقة صغيرة من السماء المحيطة به. يحتوي المستشعر على عنصر استشعار حراري يستقبل هذا الإشعاع ويولد قوة دافعة كهربائية، أو جهدًا كهربائيًا، يرتفع مع ازدياد قوة الإشعاع الشمسي.
3. الميزات والأجزاء الرئيسية
3.1 التتبع التلقائي عالي الدقة
يحتوي على نظام تتبع ثنائي الأبعاد ثنائي المحور يتتبع حركة الشمس في السماء. ويقوم النظام تلقائيًا بضبط موقعه وفقًا لكمية ضوء الشمس المتاحة، بحيث يكون مستشعر الإشعاع المباشر مواجهًا للشمس دائمًا. وتضمن أنظمة التحكم المتقدمة أن يبقى خطأ التتبع ضمن نطاق ±1 درجة للحصول على بيانات دقيقة للإشعاع المباشر.
3.2 أجهزة استشعار الإشعاع المتقدمة
يحصل النظام على جميع معلومات الإشعاع باستخدام مستشعرين خاصين. يوجد مقياس الإشعاع المباشر داخل أنبوب ضوئي مزود بسبعة قضبان ضوئية داخلية لتجنب الانعكاسات، مع نافذة زجاجية كوارتزية من نوع JGS 3 تسمح بمرور الإشعاع بأطوال موجية تتراوح بين 0.27 و3.2 ميكرومتر. يحتوي النظام على مادة مجففة داخلية لمنع تكثف الرطوبة داخله من إتلاف القراءات. يوجد أيضًا مستشعر منفصل للإشعاع المتناثر، مزود بجزء مظلل يمنع وصول أشعة الشمس المباشرة إليه، بحيث لا يقيس إلا الإشعاع المتناثر أو المنتشر القادم من بقية السماء.
3.3. تصميم متكامل ومتين
يجمع جهاز إرسال ذكي واحد بين مستشعر الإشعاع المباشر والمشتت، مما يجعل العملية في غاية البساطة. فهو يستقبل الإشارات التناظرية الطبيعية من المستشعرات ويحولها إلى نوع واحد من المخرجات الرقمية عبر هذا الجهاز المتطور. يوفر النظام مخرج RS485 واحد فقط (بروتوكول Modbus) عبر سلك بطول 20 مترًا، مما يُسهّل جمع المعلومات وربطها. يتميز الجهاز بموصلات مقاومة للماء تعمل بكفاءة عالية ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة (-45 درجة مئوية إلى +45 درجة مئوية)، مما يضمن استمرارية عمله حتى في الظروف القاسية.
3.4 تبسيط اتصال البيانات والوصول إليها
يتميز النظام بسهولة الوصول إلى البيانات واستخدامها. فهو مزود بمحول RS485 إلى USB، مما يسهل توصيله بجهاز الكمبيوتر. كما يتضمن برنامجًا يربط بروتوكول Modbus لعرض بيانات الإشعاع المباشر والمتناثر في الوقت الفعلي. ولتوفير إمكانية المراقبة عن بُعد لتطبيقك، يمكن إضافة وحدات لاسلكية، مثل GPS و4G وWi-Fi، والتي تتيح لك عرض المعلومات عن بُعد عبر موقع ويب أو تطبيق على الهاتف.
4. لمحة سريعة عن المواصفات الفنية
| المعلمة | قيمة |
| نطاق القياس | 0-2000 واط/م² |
| دقة التتبع | ±1° |
| دقة القياس | <5% (طاولة العمل) <2% (الطاولة القياسية) |
| خرج الإشارة | RS485 (بروتوكول مودبوس) |
| مزود الطاقة | تيار مستمر 12 فولت |
| بيئة العمل | -45 درجة مئوية إلى +45 درجة مئوية |
| ثابت الزمن | ≤15 ثانية (99%) |
| الاستقرار السنوي | ±1% |
5. التطبيقات الأساسية
إنه نظام جيد ذو دقة عالية يغطي جميع أنواع المعلومات، لذا يمكنه التعامل مع العديد من المهام الصعبة بشكل جيد.
أبحاث الطاقة الشمسية: تقييم أداء وكفاءة محطات الطاقة الكهروضوئية.
علم الأرصاد الجوية وعلم المناخ: لتوفير معلومات أساسية للتنبؤ بالطقس ومحاكاة تغير المناخ.
علم الغلاف الجوي: دراسة شاملة لما يتكون منه الغلاف الجوي وكيف يتحرك.
علوم المواد والزراعة: تقييم تأثير ضوء الشمس على المواد ومساعدة المحاصيل على النمو بشكل أفضل.
6. أساسيات التركيب والصيانة
للحصول على أفضل النتائج، ضع الجهاز في مكان خالٍ من المباني والأشجار التي قد تحجب رؤية المستشعر بظلالها. يجب أن يكون الحامل ثابتًا ومستويًا. إنه جهاز دقيق، لذا تعامل معه بعناية. الصيانة الدورية ضرورية للحفاظ على دقة البيانات؛ نظّف نافذة زجاج الكوارتز على أنبوب الإضاءة من الغبار أو الماء مرة شهريًا، وتحقق من محاذاة التتبع شهريًا للتأكد من أن صورة الشمس في المنتصف.
الخلاصة: إجابتك لبيانات الطاقة الشمسية.
يتخلص هذا النظام من الأخطاء الشائعة بتخفيف عبء مراقبة حركة الشمس في السماء، ودمج كمية ضوء الشمس المباشر وغير المباشر في مجموعة واحدة. يوفر النظام المعلومات الأساسية التي يحتاجها العلماء للتحقق من كفاءة محطات الطاقة الشمسية، وإنتاج صور جوية أدق، وفهم أعمق للغلاف الجوي المحيط بنا. تصميم متين، وهندسة دقيقة، وسهولة استخراج البيانات - هذه هي المعايير التي يعتمد عليها الناس للحصول على معلومات شمسية موثوقة.
هل ترغب بمعرفة المزيد حول كيفية عمل هذا النظام في جمع البيانات لديك؟ تواصل معنا لمزيد من التفاصيل.
للحصول على مزيد من المعلومات حول أجهزة الاستشعار، يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.
واتساب: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com
تاريخ النشر: 30 ديسمبر 2025