浮遊球体のバランス制御による太陽追尾回転ステージの開発

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(研究目的)本研究は追尾型太陽光発電における回転ステージの省電力化を目的としている.水面に浮かべた球体は浮心と重心が球体中心を通る鉛直線上に一致する方位で安定する.球体重心を適切に制御することで少ない電力で太陽追尾可能な回転ステージが実現できると考えている.本研究では重心制御機構を組込んだ球体を試作し方位制御及び太陽追尾の基礎実験を行った.(装置概要及び研究方法)試作した装置の概要を以下に述べる.球体は透明な半球アクリルドーム(直径35cm)を2個張り合わせて製作した.球体内部には重心移動機構、太陽方位センサ(5PD光センサ)、追尾制御装置を組込んだ.重心設計では構造物を固定部と可動部に分けて固定部の重心は球体中心になるよう部品を配置した.重心調節のための可動部は球体中心を支点とした分銅振子をサーボモーターで移動する構造とした.重心配置、分銅振子の支点位置を変えて球体方位の制御性、安定性の測定を行った.ステージの傾斜角測定には2次元加速度センサを用いた.また5PD光センサを用いた自動追尾制御装置を試作し水槽に浮べた球体で追尾実験を行った.(研究成果)固定部重心と分銅振子支点が球体中心にある状態(ニュートラル状態)が分銅振子角と球体方位角が比例し安定な方位制御が可能である事が確認された.5PD光センサの偏差信号を用いて追尾を行った結果、本原理に基づく回転ステージは太陽追尾が可能であることが確認できた.水面上で追尾動作を行うと光源方位を向いたままステージがゆっくり回転する現象が観測され法線周りのトルクが発生していることが判明した.