Arduino UNO, pomiar zasilania z ogniwa slonecznego

[blejd]

Witam, probowalem szukac na forum, ale nie znalazlem podobnego tematu.

Chcialbym podlaczyc ogniwo sloneczne do arduino w taki sposob - zebym mogl zmierzyc jaki prad jest wytwarzany.

Oto ow ogniwo: https://botland.com.pl/pl/panele-sloneczne-malej-mocy/3689-ogniwo-sloneczne-04w-55v-65x65x3mm.html

Czy istnieje jakis bezpieczny sposob na podlaczenie i pomiar takiego ogniwa bezposrednio z arduino? Jezlei nie, to czego jeszcze potrzebuje zeby bezpiecznie wykonac pomiar?

 

Dziekuje za odpowiedzi.

 

Pozdrawiam.

[marek1707]

No ale chcesz to Arduino zasilać z ogniwa słonecznego (i jednocześnie coś mierzyć) czy tylko użyć płytki Arduino jako inteligentnego miernika czegośtam?

Bo do pomiaru prądu to normalnie amperomierz służy a prąd z kolei musi gdzieś płynąć. Samo gołe ogniwo generuje napięcie, ale bez podłączenia jakiegoś obciążenia nie jest to wiele warte.

W zasadzie samo ogniwo słoneczne nie nadaje się do bezpośredniego zasilania elektroniki, chyba że specjalnie do tego przygotowanej. Może napisz po prostu co chcesz z robić. Jeśli tylko mierzyć natężenie prądu za pomocą Arduino, to poszukaj modułów typu "czujnik prądu" w interesującym Cię zakresie. Napięcie łatwiej, bo wbudowany przetwornik ADC "natywnie" mierzy napięcie, ale jeśli jego poziom przekracza zasilanie procesora, to musisz użyć dzielnika napięcia.

[blejd]

3 godziny temu, marek1707 napisał:

No ale chcesz to Arduino zasilać z ogniwa słonecznego (i jednocześnie coś mierzyć) czy tylko użyć płytki Arduino jako inteligentnego miernika czegośtam?

Bo do pomiaru prądu to normalnie amperomierz służy a prąd z kolei musi gdzieś płynąć. Samo gołe ogniwo generuje napięcie, ale bez podłączenia jakiegoś obciążenia nie jest to wiele warte.

W zasadzie samo ogniwo słoneczne nie nadaje się do bezpośredniego zasilania elektroniki, chyba że specjalnie do tego przygotowanej. Może napisz po prostu co chcesz z robić. Jeśli tylko mierzyć natężenie prądu za pomocą Arduino, to poszukaj modułów typu "czujnik prądu" w interesującym Cię zakresie. Napięcie łatwiej, bo wbudowany przetwornik ADC "natywnie" mierzy napięcie, ale jeśli jego poziom przekracza zasilanie procesora, to musisz użyć dzielnika napięcia.

Bazowym zalozeniem bylo porownanie wydajnosci Ogniwa jezeli 'podaza' za sloncem w porownaniu do takiego ktore jest statyczne.

 

Jednak widze ze nie bedzie to takie trywialne.

Edytowano Październik 6, 2020 przez blejd

[marek1707]

Wiesz, moc dostarczana do ogniwa i generowana na jego wyjściu jest związana z mocą promieniowania i kosinusem kąta padania. Tu nie ma żadnej magii więc wnioski w zasadzie są z góry wiadome. No, ale jeśli potrzebujesz to sprawdzić (jakaś praca zaliczeniowa?) to sam pomiar jest dużo łatwiejszy niż zrobienie dobrego systemu zasilania. Chcesz zatem zamienić Arduino w stanowisko testowania ogniw słonecznych. Ja bym zrobił to tak:

1. Buduję mechanikę w postaci stojaka wyposażonego w serwomechanizm modelarski wychylający zamontowane ogniwo w lewo i prawo. Wystarczy w jednej płaszczyźnie, bo przecież wiadomo po jakim łuku porusza się w danych dniach Słońce. Ustawiam i mocuję stojak tak, by w południe, przy serwomechaniźmie w pozycji środkowej ogniwo widziało naszą gwiazdę prostopadle do swojej powierzchni.
2. Teraz jest trudniej, bo musisz zmierzyć jaką chwilową mocą maksymalną dysponuje solar. Aby to wiedzieć musisz znaleźć na charkterystyce U/I panelu punkt, gdzie moc (wyrażona iloczynem U*I) będzie największa. Niestety ogniwa słoneczne są wredne i nie możesz założyć ani jakiegoś U ani jakiegoś I więc musisz "przejechać" się po wykresie w jakichś sensownych granicach i wyznaczyć (tu procesor okaże się niezastąpiony) punkt tzw. MPP (Maximum Power Point). Aby mieć taką możliwość, musisz dospawać do Arduino układ "ustawiający" jedną wielkość i mierzący drugą. Musi to być zatem układ który umie albo a) wymusić jakieś napięcie albo b) wymusić jakiś prąd. Nie ma się czego bać, to nie są trudne rzeczy. Moduł precyzyjnie mierzący prąd i napięcie kupujesz za 30(?)zł, do tego jakiś spory tranzystor będący regulowanym obciążeniem i tyle. 
3. No i na koniec sama przyjemność, pisanie programu który:

• Będzie śledził czas dobowy i w zależności od godziny znał pozycję Słońca na niebie.
• Powiedzmy co 10 minut będzie mierzył wielkość MPP w położeniu "wprost na Słońce" i zaraz potem w położeniu "jakieś ustalone i zawsze takie samo, np. w kierunku Południe".
• Zapisywał wyniki gdzieś w pamięci swojej, komputera PC, na jakiejś karcie SD itp.

Po kilku dniach/tygodniach różnych warunków pogodowych przychodzisz na gotowe, sczytujesz wyniki, robisz wykresy możliwej do pozyskania z panelu energii, piszesz wnioski i zaliczasz przedmiot. Czy to jakoś nastraja CIę optymistycznie? Ze schematem oczywiście pomożemy.

Edytowano Październik 6, 2020 przez marek1707

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[rziomber]

Choć jak już wspomniano, to najłatwiejsza część projektu.

Przy okazji:

 

[marek1707]

Zwykły miernik, nawet "wszystkomający" tu niestety nie wystarczy, bo trzeba zadawać jeden parametr punktu pracy ogniwa. Potrzebny jest zatem jakiś "układ wykonawczy", czego rolę może tu pełnić jeden MOSFET sterowany z wygładzonego PWM. A o module z INA219 właśnie myślałem pisząc o precyzyjnych pomiarach napięcia i prądu 🙂 choć oczywiście można to zrobić pewnie na sto sposobów i zwykle te tańsze będą wymagały więcej "rzeźbienia w drutach".

"Ogniwo odniesienia" obok dużego panelu jest dobre, jeśli znasz jego ch-kę i wcześniej zdjąłeś położenie MPP w zależności od nasłonecznienia (żeby ustawić parametry dużej przetwornicy głównego panelu słonecznego bez konieczności nadążnego szukania MPP), więc tak czy tak musisz mieć jakiś układ do odszukania położenia tego punktu w danych warunkach. Bo pomysł tej metody opiera się na praktycznie liniowej zależności zmian napięcia ogniwa jadącego "na pusto" (V_oc) od położenia MPP (czyli de facto V_mpp), tj. na znajomości współczynnika k w równaniu

V_mpp = k * V_oc

No i wszystko jedno czy znajdziesz go raz, wcześniej w laboratorium przejeżdżając przez wiele poziomów oświetlenia/zachmurzenia, czy też układ będzie to robił na bieżąco - jak mój. Tak czy tak układ trzeba zbudować.

BTW: Upraszczając całość do pomiaru napięcia V_oc (czyli robimy trywialny woltomierz z logowaniem wyników) nie dowiemy się jaką mocą ilościowo dysponujemy (tj. liczoną w Watach) i na tej podstawie trudno będzie porównać ogniwa pracujące w różnych położeniach, ale niemniej to też daje jakiś obraz wielkości strat. Można przyjąć jakąś typową wartość współczynnika k, mierzyć tylko napięcie V_oc (dwa oporniki + Arduino + wyjście na serwo) i na tej podstawie próbować określać różnice mocy. Moim zdaniem to jednak zbyt duże uproszczenie no i nauka z tego niewielka.

[rziomber]

Dnia 7.10.2020 o 11:23, marek1707 napisał:

Zwykły miernik, nawet "wszystkomający" tu niestety nie wystarczy, bo trzeba zadawać jeden parametr punktu pracy ogniwa.

Dlatego też w poprzednim poście napisałem "Choć jak już wspomniano, to najłatwiejsza część projektu." 🙂
Chyba ten projekt będzie bardziej przydatny: Arduino electronic load