Arduino 实时太阳能电池板监测：低成本数据采集系统

元件与材料

必需工具

• Parallax PLX-DAQ (Excel 宏)
• Arduino IDE

项目简介

本项目提出一种低成本虚拟仪器方案，实时监测光伏面板电压、电流、功率特性。系统基于 Arduino UNO 采集板，通过低成本电压/电流传感器采集数据，利用 PLX-DAQ 宏将数据实时传入 Excel 电子表格绘图。设备结构如下图：光伏电流电压经传感器送入 Arduino，采集过程数据实时存储并绘制 IV 和 PV 曲线。该项目关联一篇研究论文，并有演示视频。

代码

Arduino 实时采集发送 PLX-DAQ

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 Aboubakr El Hammoumi
 PROJECT: 光伏面板特性仪表
 Function: Arduino + Excel 实时采集光伏面板数据
 Written by: Aboubakr El Hammoumi, Date: 04/05/2018
 Email: aboubakr.elhammoumi@usmba.ac.ma
*****************************************************************************/
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("CLEARDATA");
  Serial.println("LABEL,Time,Voltage,Current,Power");
}

void loop() {
  // 电压传感器 B25 输出 0-5V 对应 0-25V，Arduino 10bit ADC
  float voltage = analogRead(A0) * 5.0 * 5.0 / 1023.0; // 面板电压
  // 电流传感器 INA169 输出 0-5V 对应量程
  float current = analogRead(A1) * 5.0 / 1023.0;       // 面板电流
  float power = voltage * current;                     // 面板功率
  Serial.print("DATA,TIME,"); // PLX-DAQ 命令
  Serial.print(voltage); Serial.print(",");
  Serial.print(current); Serial.print(",");
  Serial.println(power);
  delay(1000); // 1秒采样间隔，可调整为 100ms 观察快速变化
}

原理图与说明

电压传感器并联在负载两端，电流传感器串联在光伏板正极与负载之间。

PLX-DAQ Excel 宏用于从 Arduino 采集数据到 Excel。安装后会创建 "PLX-DAQ Spreadsheet" 快捷方式，打开后在 PLX-DAQ 窗口设置波特率 (9600) 和串口，点击 Connect 即可实时显示数据。

手动调节 0-330Ω 可变电阻改变光强，描绘 IV/PV 曲线。也可用日射计测光照强度。程序每秒测量一次电流、电压、功率。

采样间隔从 1s 改为 100ms 时，曲线出现微小振荡，因仪器精度限制；但样本量增加，结果更显著。需在精度与速度间权衡。

长时间监测记录显示：最大功率 17.07W 出现在 15:14:02 (电压 14.15V, 电流 1.20A)；最小功率 822.2mW (电压 18.23V, 电流 45.1mA)。系统可作为光伏现场定期监测的虚拟仪器。