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Solar tracker with optical feedback and continuous rotation
Atmospheric Measurement Techniques ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-11-06 , DOI: 10.5194/amt-13-5855-2020 John Robinson , Dan Smale , David Pollard , Hisako Shiona
Atmospheric Measurement Techniques ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-11-06 , DOI: 10.5194/amt-13-5855-2020 John Robinson , Dan Smale , David Pollard , Hisako Shiona
Solar trackers are often used by spectrometers to measure
atmospheric trace gas concentrations using direct sun spectroscopy. The
ideal solar tracker should be sufficiently accurate, highly reliable, and
with a longevity that exceeds the lifetime of the spectrometer that it
serves. It should also be affordable, easy to use, and not too complex should
maintenance be required. In this paper we present a design that fulfils
these requirements using some simple innovations. Our altitude–azimuth
design features a custom coaxial power transformer, enabling continuous
360∘ azimuth rotation. This increases reliability and avoids the
need to reverse the tracker each day. In polar regions, measurements can
continue uninterrupted through the summer polar day. Tracking accuracy is
enhanced using a simple optical feedback technique that adjusts error
offset variables while monitoring the edges of a focused solar image with
four photodiodes. Control electronics are modular, and our software is
written in Python, running as a web server on a recycled laptop with a Linux
operating system. Over a period of 11 years we have assembled four such
trackers. These are in use at Lauder (45∘ S), New Zealand, and
Arrival Heights (78∘ S), Antarctica, achieving a history of good
reliability even in polar conditions. Tracker accuracy is analysed regularly
and can routinely produce a pointing accuracy of 0.02∘.
中文翻译:
具有光学反馈和连续旋转的太阳能跟踪器
光谱仪通常使用太阳跟踪仪来通过直接太阳光谱法测量大气中的痕量气体浓度。理想的太阳能跟踪器应足够准确,高度可靠,并且使用寿命要超过其所服务光谱仪的使用寿命。它也应该负担得起,易于使用,并且如果需要维护,也不要太复杂。在本文中,我们提出了一种通过一些简单的创新就可以满足这些要求的设计。我们的高度-方位角设计采用定制的同轴电源变压器,可实现连续360∘方位角旋转。这样可以提高可靠性,并且避免了每天都需要反转跟踪器的情况。在极地地区,整个夏季极地的测量可以不间断地进行。使用简单的光学反馈技术可提高跟踪精度,该技术可在通过四个光电二极管监视聚焦的太阳图像的边缘的同时调整误差补偿变量。控制电子设备是模块化的,我们的软件是用Python编写的,可以在装有Linux操作系统的可回收笔记本电脑上作为Web服务器运行。在11年的时间里,我们已经组装了四个这样的跟踪器。这些在劳德(45∘S ),新西兰和到达高度(78∘ S),南极,即使在极地条件下也具有良好的可靠性。跟踪精度定期分析和可常规产生0.02的指向精度∘。
更新日期:2020-11-06
中文翻译:
具有光学反馈和连续旋转的太阳能跟踪器
光谱仪通常使用太阳跟踪仪来通过直接太阳光谱法测量大气中的痕量气体浓度。理想的太阳能跟踪器应足够准确,高度可靠,并且使用寿命要超过其所服务光谱仪的使用寿命。它也应该负担得起,易于使用,并且如果需要维护,也不要太复杂。在本文中,我们提出了一种通过一些简单的创新就可以满足这些要求的设计。我们的高度-方位角设计采用定制的同轴电源变压器,可实现连续360∘方位角旋转。这样可以提高可靠性,并且避免了每天都需要反转跟踪器的情况。在极地地区,整个夏季极地的测量可以不间断地进行。使用简单的光学反馈技术可提高跟踪精度,该技术可在通过四个光电二极管监视聚焦的太阳图像的边缘的同时调整误差补偿变量。控制电子设备是模块化的,我们的软件是用Python编写的,可以在装有Linux操作系统的可回收笔记本电脑上作为Web服务器运行。在11年的时间里,我们已经组装了四个这样的跟踪器。这些在劳德(45∘S ),新西兰和到达高度(78∘ S),南极,即使在极地条件下也具有良好的可靠性。跟踪精度定期分析和可常规产生0.02的指向精度∘。