Измерение солнечной радиации с помощью Arduino

Необходимые инструменты и машины

Об этом проекте

О

Существует множество датчиков для измерения всевозможных погодных условий, таких как температура, влажность, интенсивность света и т. Д., Но нет легкодоступных датчиков для измерения количества солнечного излучения. Это связано с тем, что солнечное излучение трудно измерить, даже если мы каждый день ощущаем его на коже.

Солнечное излучение - это мощность на единицу площади, полученная от Солнца в виде электромагнитного излучения в диапазоне длин волн измерительного прибора. Широкий диапазон длин волн Солнца - еще один фактор, затрудняющий измерения.

Прибор для измерения солнечной радиации называется пиранометром. Пиранометры могут стоить от 200 до 800 долларов даже у китайских поставщиков, что делает их недоступными для среднего любителя. Вы можете прочитать о них подробнее здесь:https://en.wikipedia.org/wiki/Pyranometer

Недавно я подумывал о покупке солнечной панели для своего дома и хотел знать, будет ли это целесообразным, и поэтому хотел оценить количество солнечной энергии, доступной там, где я живу.

Меня не интересовала покупка пиранометра, поэтому я подумал, что смогу сэкономить немного денег и в то же время повеселиться, сделав свой собственный.

Так я создал свой собственный крутой гаджет, который намного дешевле и может помочь оценить количество солнечного излучения. Он использует некоторые легкодоступные компоненты и Arduino для вычислений. Я получил большую часть своих компонентов от Chinavasion, но есть много других мест, где вы можете получить инструменты и оборудование, поскольку все они общедоступны.

Настройка

1. Ваш фотоэлемент должен иметь 2 провода:один - заземление (черный), а другой - под напряжением (красный). Если у вас разные цветовые коды или вы не можете их различить, проверьте с помощью мультиметра. Подключите щупы вашего мультиметра к обоим проводам, если отображаемое напряжение положительное, то провод, к которому подключен ваш черный щуп мультиметра, является землей, а красный - под напряжением, если напряжение отрицательное, это другой путь. вокруг.

2. Подключите заземляющий провод солнечного элемента к заземлению Arduino, а провод VCC - к любому аналоговому выводу через выбранный нами резистор. Для этого проекта мы будем использовать аналоговый вывод A0. Резистор очень важен для наших расчетов, поскольку мы ожидаем, что он будет во много раз больше внутреннего сопротивления ячейки.

Это все, что нам сейчас нужно. Переходим к кодированию. Солнечные элементы генерируют энергию, преобразовывая солнечную энергию Солнца в электрическую, чем выше энергия (излучение и световая энергия) Солнца. Чем выше будет создаваемое напряжение. Мы будем использовать это прямо пропорциональное соотношение для оценки солнечной радиации.

Потребуются следующие параметры:

• Аналоговое опорное напряжение Arduino =5 В (на вашей плате может отличаться)

• Максимальное выходное напряжение вашего солнечного элемента (оно будет варьироваться в зависимости от используемой солнечной панели, вы должны проверить это, чтобы подтвердить это, поскольку это очень важно для наших расчетов, для среднего солнечного элемента калькулятора оно составляет около 5 В) .

• Размер солнечного элемента. Вы можете измерить это с помощью линейки (длина и с или любые параметры, необходимые для определения площади).

Итак, мы будем оценивать нашу солнечную радиацию, рассчитав мощность солнечного элемента и разделив его на его площадь.

• Мощность =pow (analogRead (A0), 2) / Сопротивление

• Площадь =длина * ширина (при условии, что у нас есть прямоугольник)

• солнечное излучение =мощность / площадь

Вот пример кода ниже:

  / * ------------------------------------------ -------------------------------------------------- ---------------------------- * / # define ANALOG_PIN A0 // Аналоговый вывод # define RESISTANCE 10 // Сопротивление в тысячах Ом # define PANEL_LENGTH 60 // Длина солнечного элемента в мм # define PANEL_WIDTH 20 // Ширина солнечного элемента в мм volatile float Area; volatile float Power; volatile float Radiation; / ** Основная функция настройки * / void setup () {// Begin последовательная связьSerial.begin (9600); while (! Serial); delay (100);} / ** Основная функция настройки * / void loop () {Area =PANEL_LENGTH * PANEL_WIDTH / (100 * 100); // делим на 10000 получаем площадь в квадратных метрахPower =pow (analogRead (ANALOG_PIN), 2) / RESISTANCE; // Расчет powerRadiation =Power / Area; char * msg; sprintf (msg, «Солнечная радиация составляет% f Вт / м2», Радиация); // Создание сообщения для печати Serial.println (msg); delay (1000);} / * ---------------------------- -------------------------------------------------- ---------------------------------------------- * /