Мониторинг солнечной панели в реальном времени: дешёвая система сбора данных на Arduino и Excel

Компоненты и материалы

• Arduino UNO — 1 шт.
• PV-панель (пример: Electric Imp TDC-M20-36)
• Модуль датчика напряжения 0–25 В (на делителе) — 1 шт.
• Модуль датчика тока INA169 — 1 шт.
• Реостат 330 Ом (нагрузка) — 1 шт.

Инструменты и ПО

• Arduino IDE
• PLX-DAQ — Excel-макрос для приёма данных по Serial прямо в таблицу (создаёт папку PLX-DAQ и ярлык «PLX-DAQ Spreadsheet»)

О проекте

Низкобюджетная виртуальная приборная панель для реального времени: измерение напряжения, тока и мощности PV-панели. Датчики → Arduino → Serial → Excel (PLX-DAQ) → графики I-V и P-V в реальном времени. Нагрузка варируется реостатом 0–330 Ом. Шаг измерения 1 с (или 100 мс для детализации).

Схема подключения

• Датчик напряжения — параллельно нагрузке (вход A0).
• Датчик тока INA169 — последовательно в разрыве «+» панели (вход A1).
• Нагрузка (реостат) — между «+» панели и GND.

Код (Arduino)

/*****************************************************************************
 Real-time data acquisition of solar panel using Arduino and Excel
 Author: Aboubakr El Hammoumi
 Email: aboubakr.elhammoumi@usmba.ac.ma
*****************************************************************************/

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("CLEARDATA");           // очистка листа
  Serial.println("LABEL,t,voltage,current,power"); // заголовки столбцов
}

void loop() {
  // Напряжение: делитель 1:5, опорное 5 В, 10-битный АЦП
  float voltage = analogRead(A0) * 5.0 * 5.0 / 1023.0;
  // Ток: INA169, выход 0–5 В, калибровка под конкретный шунт
  float current = analogRead(A1) * 5.0 / 1023.0;
  float power = voltage * current;

  Serial.print("DATA,TIME,");   // команда PLX-DAQ: время + данные
  Serial.print(voltage); Serial.print(",");
  Serial.print(current); Serial.print(",");
  Serial.println(power);

  delay(1000); // 1 с шаг (или 100 мс)
}

Работа с PLX-DAQ

1. Скачайте и установите PLX-DAQ (бесплатно).
2. Откройте созданный ярлык «PLX-DAQ Spreadsheet».
3. В окне PLX-DAQ укажите COM-порт Arduino и Baud Rate = 9600.
4. Нажмите «Connect» — данные пойдут в таблицу с таймстемпами.
5. Строятся графики I-V и P-V, видна максимальная мощность (MPP).

Результаты и наблюдения

• При шаге 1 с — плавные кривые. При 100 мс — появляются осцилляции из-за шумов АЦП, но больше точек.
• Оптимальный шаг — компромисс: 200–500 мс для стабильности.
• Пример: Pmax = 17.07 Вт при 14.15 В / 1.20 А; минимум 0.82 Вт при 18.23 В / 45 мА.
• Система подходит для полевого периодического мониторинга PV-установок.

Ссылка на научную работу

Проект связан с исследовательской статьей (см. исходную страницу).