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使用 Arduino 的太阳能电池板实时数据采集

组件和用品

Arduino UNO
× 1
Electric Imp TDC-M20-36 光伏面板
× 1
Adafruit B25 0 至 25V 电压传感器模块
× 1
Adafruit INA169 模拟直流电流传感器
× 1
Electric Imp Rhéostat 330 Ohms
× 1

必要的工具和机器

Parallax PLX-DAQ
Arduino IDE

关于这个项目

该项目提出了一种低成本的虚拟仪器方法,用于实时监控光伏电池板的电压、电流和功率等特性。系统设计基于低成本的 Arduino 采集板。采集是通过低成本的电流和电压传感器进行的,数据使用PLX-DAQ数据采集宏在Excel中呈现。

所用设备的结构如下图所示。 PV电流和电压通过电流和电压传感器获得。然后将两个传感器的输出传输到 Arduino UNO 板的微控制器。在采集过程中,将获得的数据实时存储并绘制在Excel电子表格中。

此项目与此相关 研究论文 .

说明 视频:

代码

  • 使用 Arduino 和 Excel 实时获取太阳能电池板数据
使用Arduino和Excel进行太阳能电池板的实时数据采集Arduino
嵌入在Arduino UNO板中的程序代码允许从传感器获取光伏面板的测量数据并将其发送到PLX-DAQ电子表格,如下所示
/********** ****************************************************** ***************** Aboubakr El Hammoumi******************************** ****************************************************/* ****************************************************** **************************** 项目:光伏电池板特性检测 功能:使用Arduino和Excel实时采集太阳能电池板数据** ****************************************************** ************************** * * 作者:Aboubakr El Hammoumi 日期:04/05/2018 * * 电子邮件:aboubakr.elhammoumi@usmba .ac.ma ************************************************ ************************************/*初始化函数*/void setup() {//串口设置//打开串口,设置数据速率为 9600 bpsSerial.begin(9600);//清除所有已放入的数据alreadySerial.println("CLEARDATA");//定义列标题(PLX-DAQ命令)Serial.println("LABEL,t,voltage,current,power");}/*主代码*/void loop() {//使用“B25 0 to 25V”电压传感器测量电压//使用“INA169”电流传感器测量电流//从传感器读取电流和电压浮动电压=模拟读取(A0)*5*5.0/1023; //光伏电池板电压浮动电流=analogRead(A1)*5.0/1023; //光伏板电流浮动功率=电压*电流; //光伏面板电源//允许串口实时向Excel发送数据Serial.print("DATA,TIME,"); // PLX-DAQ commandSerial.print(电压); //发送电压到串口Serial.print(",");Serial.print(current); //将电流发送到串口Serial.print(",");Serial.println(power); //发送电源到串口delay(1000); //在重复之前等待 1s}

示意图

电压传感器与负载并联。而电流传感器模块串联在光伏电池板的正极和负载的正极之间。 PLX-DAQ Excel 宏用于从 Arduino 微控制器到 Excel 电子表格的数据采集。我们只需要下载它。安装完成后,电脑上会自动创建一个名为“PLX-DAQ”的文件夹,里面有一个名为“PLX-DAQ电子表格”的快捷方式。然后,要建立板子和 Excel 之间的通信,我们只需要打开电子表格并在 PLX-DAQ 窗口中定义连接设置(波特率和端口)。 Arduino 板的微控制器获取传感器测量的光伏板输出电压和电流,然后计算输出力量。一旦Arduino板通过USB线连接到电脑,我们启动PLX-DAQ Excel宏,并在显示后的PLX-DAQ窗口中定义Arduino板连接到电脑的串口,以及波特率速率(9600 位/秒)。请注意,PLX-DAQ 窗口中定义的波特率必须与嵌入在 Arduino 板中的程序代码中使用的波特率相同。此后,单击“连接”后,输出数据将被收集并实时显示在 Excel 电子表格上。光强度是通过手动改变 0 到 330 Ω 之间的可变电阻来驱动的(以跟踪 I-V 和 P-V 特性)。总辐射表也用于测量光辐射(如果需要!)。微控制器被编程为每秒连续测量 PV 电流、电压和功率。 通过我们的虚拟仪器获得的光伏面板的 I-V 和 P-V 特性如下图所示。 与上一个类似的测试结果如下图所示,不同之处在于每次测量之间的时间步长,将步长从 1 秒减少到仅 100 毫秒。如图所示,由于仪器系统获得的数据不准确,I-V和P-V曲线出现了振荡,但幅度较小。然而,小步长会导致获得大量的测量样本,因此会给我们带来太多重要的结果。因此,需要在小步长和大步长之间进行折衷。通常,如果您想记录 PV 特性的精确变化,则建议使用较小的步长。如果您不关心精确的变化并希望更快地运行仪器系统,请使用大步长。 光伏板电流、电压、功率监测测试结果如下图所示。从实验结果可以看出,当电压为14.15 V,电流为1.20 A时,光伏面板在“15h14min02s”时产生的最大功率为17.07 W。随后,当电压为18.23 V,电流为45.1 mA时,输出功率趋于最小值822.2 mW。因此,由于本系统用于获取真实操作条件下的光伏电池板特性,例如虚拟仪器,因此也可用于光伏系统的现场定期监测活动。

制造工艺

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