Echtzeit-Solarmonitoring mit Arduino: Low-Cost Datenerfassungssystem

Komponenten und Materialien

• 1 × Arduino UNO
• 1 × PV-Panel (z. B. Electric Imp TDC-M20-36)
• 1 × Adafruit B25 0–25 V Spannungssensor-Modul
• 1 × Adafruit INA169 Analog DC-Stromsensor
• 1 × Rheostat 330 Ω (Lastwiderstand, einstellbar)

Benötigte Tools & Software

• Parallax PLX-DAQ (Excel-Makro für Echtzeit-Datenerfassung)
• Arduino IDE

Projektbeschreibung

Ein kostengünstiges virtuelles Instrument zur Echtzeit-Überwachung von PV-Panel-Kennlinien (Spannung, Strom, Leistung). Das System nutzt einen Arduino UNO mit zwei analogen Sensormodulen. Die Daten werden per USB an den PC gesendet und via PLX-DAQ-Makro direkt in Excel tabellarisch und grafisch aufgezeichnet.

Der Spannungssensor (B25) wird parallel zur Last geschaltet, der Stromsensor (INA169) in Reihe mit dem Pluspol des Panels. Durch manuelles Verstellen des Rheostaten (0–330 Ω) wird der Arbeitspunkt verschoben, sodass die I-U- und P-U-Kennlinien aufgezeichnet werden können.

Arduino-Code

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 * Echtzeit-Datenerfassung PV-Panel mit Arduino & Excel (PLX-DAQ)
 * Autor: Aboubakr El Hammoumi
 *****************************************************************************/

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("CLEARDATA");           // Excel leeren
  Serial.println("LABEL,Time,Voltage,Current,Power"); // Spaltenköpfe
}

void loop() {
  // Sensoren lesen (A0=Spannung, A1=Strom)
  float voltage = analogRead(A0) * 5.0 * 5.0 / 1023.0; // B25: Teiler 1:5, 5V Ref
  float current = analogRead(A1) * 5.0 / 1023.0;       // INA169: Kalibrierung nötig!
  float power = voltage * current;

  // PLX-DAQ Format: DATA,ZEIT,Wert1,Wert2,Wert3
  Serial.print("DATA,TIME,");
  Serial.print(voltage);
  Serial.print(",");
  Serial.print(current);
  Serial.print(",");
  Serial.println(power);

  delay(1000); // 1 s Abtastintervall (einstellbar)
}

PLX-DAQ Einrichten

1. PLX-DAQ herunterladen & installieren → Ordner „PLX-DAQ“ mit „PLX-DAQ Spreadsheet“-Verknüpfung.
2. Excel-Makros aktivieren.
3. Spreadsheet öffnen → PLX-DAQ-Fenster: COM-Port & Baudrate (9600) einstellen → „Connect“.
4. Daten laufen in Echtzeit in die Tabelle & Diagramme.

Messaufbau & Ergebnisse

Die Kennlinien (I-U, P-U) werden bei variierendem Lastwiderstand aufgezeichnet. Bei 1 s Abtastintervall glatte Kurven; bei 100 ms mehr Datenpunkte, aber leichte Oszillationen durch Sensorungenauigkeit. Ein Kompromiss aus Abtastrate und Genauigkeit ist zu finden.

Langzeitmonitoring: Maximalleistung 17,07 W bei 14,15 V / 1,20 A. Minimum 822 mW bei 18,23 V / 45 mA. System eignet sich für Feldüberwachung von PV-Anlagen.

Fazit

Mit weniger als 50 € Hardware (Arduino, zwei Sensorboards, Lastwiderstand) und kostenloser Software (PLX-DAQ) lässt sich ein vollwertiges PV-Analysesystem aufbauen. Ideal für Lehre, Forschung und Wartung kleiner PV-Anlagen.