Echtzeit-Datenerfassung von Solarmodulen mit Arduino
Komponenten und Verbrauchsmaterialien
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| | Electric Imp TDC-M20-36 PV-Panel |
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| | Adafruit B25 0 bis 25V Spannungssensormodul |
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| | Adafruit INA169 Analoger Gleichstromsensor |
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| | Elektrischer Imp-Rheostat 330 Ohm |
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Über dieses Projekt
Dieses Projekt schlägt eine kostengünstige virtuelle Instrumentierung für die Echtzeitüberwachung der PV-Moduleigenschaften wie Spannung, Strom und Leistung vor. Das Systemdesign basiert auf einem kostengünstigen Arduino-Erfassungsboard. Die Erfassung erfolgt über einen kostengünstigen Strom- und Spannungssensor, und die Daten werden in Excel mithilfe des PLX-DAQ-Datenerfassungsmakros dargestellt.
Der Aufbau der verwendeten Geräte ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Der PV-Strom und die PV-Spannung werden über die Strom- und Spannungssensoren erfasst. Die Ausgabe der beiden Sensoren wird dann an den Mikrocontroller des Arduino UNO-Boards übertragen. Während des Erfassungsprozesses werden die erhaltenen Daten gespeichert und in Echtzeit in der Excel-Tabelle grafisch dargestellt.
Dieses Projekt ist damit verknüpft Forschungsarbeit .
Erklärend Video:
Code
- Echtzeit-Datenerfassung von Solarmodulen mit Arduino und Excel
Echtzeit-Datenerfassung von Solarmodulen mit Arduino und ExcelArduino
Der in das Arduino UNO-Board eingebettete Programmcode, der es ermöglicht, die gemessenen Daten des PV-Panels von Sensoren zu erfassen und an eine PLX-DAQ-Tabelle zu senden, wird wie folgt dargestellt/*********** ************************************************* **************** Aboubakr El Hammoumi******************************** ********************************************* //* ************************************************* ************************** PROJEKT :Instrumentierung der Eigenschaften von PV-Modulen Funktion :Echtzeit-Datenerfassung von Solarmodulen mit Arduino und Excel ** ************************************************* ************************* * * Geschrieben von:Aboubakr El Hammoumi Datum:04.05.2018 * * E-Mail:aboubakr.elhammoumi@usmba .ac.ma ********************************************* *****************************/*Initialisierungsfunktion*/void setup() {//serielle Verbindung// öffnet den seriellen Port, setzt die Datenrate auf 9600 bpsSerial.begin (9600); // alle Daten löschen, die in schonSerial.println("CLEARDATA"); // Definieren der Spaltenüberschriften (PLX-DAQ-Befehl)Serial.println("LABEL,t,voltage,current,power");}/*der Hauptcode*/void loop() {//Spannungsmessung mit "B25 0 bis 25V" Spannungssensor // Strommessung mit "INA169" Stromsensor//Lesen von Strom und Spannung von SensorenFloat Voltage =analogRead(A0)*5*5.0/1023; // PV-Panel-Spannungfloat-Strom =analogRead (A1) * 5,0/1023; // PV-Panel-Stromfloat-Leistung =Spannung * Strom; // PV-Panel-Strom // ermöglicht es dem seriellen Port, Daten in Echtzeit an Excel zu sendenSerial.print ("DATA,TIME"); // PLX-DAQ-BefehlSerial.print (Spannung); // die Spannung an den seriellen Port sendenSerial.print (","); Serial.print (current); // den Strom an den seriellen Port sendenSerial.print (","); Serial.println (power); // senden Sie die Stromversorgung an den seriellen Portdelay (1000); //warte 1s, bevor du wiederholst} Schaltpläne
Der Spannungssensor wird parallel zur Last geschaltet. Während das Stromsensormodul zwischen der positiven Seite des PV-Moduls und der der Last in Reihe geschaltet wird. 
Das Excel-Makro PLX-DAQ wird für die Datenerfassung vom Arduino-Mikrocontroller in eine Excel-Tabelle verwendet. Wir müssen es nur herunterladen. Nach der Installation wird auf dem PC automatisch ein Ordner namens "PLX-DAQ" erstellt, in dem sich eine Verknüpfung namens "PLX-DAQ Spreadsheet" befindet. Um die Kommunikation zwischen dem Board und Excel herzustellen, müssen wir dann nur noch das Spreadsheet öffnen und die Verbindungseinstellungen (Baudrate und Port) im PLX-DAQ-Fenster definieren. 
Der Mikrocontroller des Arduino-Boards erhält die Ausgangsspannung und den Strom des PV-Panels, die von Sensoren gemessen werden, und berechnet dann den Ausgang Energie. Sobald das Arduino-Board über ein USB-Kabel mit dem Computer verbunden ist, starten wir das Excel-Makro PLX-DAQ und definieren im PLX-DAQ-Fenster nach seiner Anzeige den seriellen Port, an dem das Arduino-Board mit dem Computer verbunden ist, und den Baud Geschwindigkeit (9600 Bit/s). Beachten Sie, dass die im PLX-DAQ-Fenster definierte Baudrate die gleiche sein muss wie im Programmcode, der in das Arduino-Board eingebettet ist. Danach werden nach einem Klick auf „Verbinden“ die Ausgabedaten gesammelt und in Echtzeit auf der Excel-Tabelle angezeigt. Die Lichtintensität wird durch manuelles Variieren eines variablen Widerstands zwischen 0 und 330 Ω gesteuert (um die I-V- und P-V-Eigenschaften zu verfolgen). Ein Pyranometer wird auch verwendet, um die Lichtstrahlung zu messen (falls erforderlich!). Der Mikrocontroller ist so programmiert, dass er nacheinander in jeder Sekunde den PV-Strom, die Spannung und die Leistung misst. 
Die I-V- und P-V-Eigenschaften des PV-Moduls, die von unserer virtuellen Instrumentierung erhalten wurden, sind in der folgenden Abbildung dargestellt. 
Die Ergebnisse eines Tests ähnlich dem vorherigen sind in der Abbildung unten dargestellt, während sich der Unterschied auf die Zeitschritt zwischen den einzelnen Messungen, wodurch die Schrittweite von 1 s auf nur 100 ms verringert wird. Wie in dieser Abbildung gezeigt, traten aufgrund der Ungenauigkeit der vom Instrumentensystem erhaltenen Daten in geringem Ausmaß Schwingungen auf den I-V- und P-V-Kurven auf. Eine kleine Schrittweite führt jedoch dazu, eine große Stichprobe von Messungen zu erhalten und uns daher zu viele signifikante Ergebnisse zu liefern. Als Ergebnis wird ein Kompromiss zwischen kleiner und großer Schrittweite benötigt. Generell empfiehlt es sich, eine kleinere Schrittweite zu verwenden, wenn Sie genaue Veränderungen der PV-Kennlinie feststellen möchten. Wenn Sie sich nicht um die genauen Änderungen kümmern und das Instrumentensystem schneller laufen lassen möchten, verwenden Sie eine große Schrittweite. 
Die Ergebnisse eines Überwachungstests für Strom, Spannung und Leistung des PV-Moduls sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Aus den experimentellen Ergebnissen ist ersichtlich, dass das PV-Panel bei "15h14min02s" eine maximale Leistung von 17,07 W erzeugt, wenn eine Spannung von 14,15 V und ein Strom von 1,20 A auftreten. Anschließend tendiert die Ausgangsleistung bei einer Spannung von 18,23 V und einem Strom von 45,1 mA auf einen minimalen Wert von 822,2 mW. Da das vorliegende System als virtuelles Instrument verwendet wird, um die PV-Panel-Eigenschaften unter den realen Betriebsbedingungen zu erfassen, kann es daher auch bei periodischen Feldüberwachungsaktivitäten für PV-Systeme verwendet werden. 
