- Избор правих компоненти за соларни монитор са омогућеним ИоТ-ом
- Кружни дијаграм за надзор соларне енергије заснован на ИоТ-у
- Постављање ТхингСпеак-а
- Ардуино код за надзор соларне енергије помоћу ЕСП32
- Подаци о тестирању и праћењу
У подручју обновљиве енергије, сунчева енергија је у првом плану, јер је производња енергије коришћењем сунчеве снаге најлакши и комерцијално одрживи начин обновљиве енергије. Говорећи о соларним панелима, излазну снагу излазног соларног панела треба надгледати како бисмо добили оптималну излазну снагу од панела. Због тога постаје неопходан систем праћења у реалном времену. У великој соларној електрани такође се може користити за надгледање излазне снаге са сваког панела што помаже у идентификовању накупљања прашине. Такође спречава било какве кварове током времена рада. У неким од наших претходних чланака изградили смо неколико пројеката повезаних са соларном енергијом, попут пуњача за мобителе на соларни погон, соларног круга претварача итд. То можете провјерити ако тражите још пројеката о соларној енергији.
У овом пројекту направићемо ИоТ-ов систем за надзор соларне енергије уграђивањем технике пуњења батерија засноване на МППТ (Макимум Повер Поинт Трацкер) која ће помоћи да се смањи време пуњења и побољша ефикасност. Такође ћемо измерити температуру панела, излазни напон и струју како бисмо побољшали безбедносни аспект кола. Коначно, на врх свега, користићемо ТхингСпеак услуге у облаку за надгледање излазних података са било ког места широм света. Имајте на уму да је овај пројекат наставак пројекта МППТ Солар Цхарге Цонтроллер који смо раније направили. Овде ћемо надгледати излазни напон, струју и снагу панела помоћу развојне плоче ЕСП32 ИоТ.
Избор правих компоненти за соларни монитор са омогућеним ИоТ-ом
Са соларним монитором постаје врло лако надгледати и откривати кварове у било ком соларном систему. Због тога избор компоненти постаје веома важан део приликом дизајнирања таквог система. Доље је дата листа делова које смо користили.
- ЕСП32 развојна плоча
- МППТ круг (може бити било који соларни круг)
- Ручни отпорник (на пример 1 охм 1 вати - погодан за струју до 1А)
- Литијумска батерија (пожељно 7.4в).
- Активна Ви-Фи веза
- Сензор температуре за соларни панел
- Коло за поделу напона (види опис)
Есп32 Дев Боард:
За апликацију са омогућеним ИоТ-ом од суштинске је важности одабрати одговарајућу врсту развојне плоче која ће моћи да обрађује податке са својих аналогних пинова и шаље податке путем било које врсте протокола везе, као што је Ви-Фи или у облак сервер. Ми смо посебно изабрали ЕСП32 јер је то јефтини микроконтролер са мноштвом карактеристика. Такође, има уграђени Ви-Фи радио преко којег се врло лако можемо повезати на Интернет.
Соларни круг:
Круг соларног пуњења је круг који добија већи напон од соларне плоче и претвара га у напон пуњења тако да може ефикасно напунити батерију. За овај пројекат користићемо матичну плочу МППТ контролера пуњења засновану на ЛТ3562 коју смо већ направили у једном од наших претходних пројеката. Али ако желите да уградите ово надгледање које омогућава ИоТ, можете да користите било коју врсту соларног круга. Одабрали смо ову плочу јер је коло опремљено праћењем максималне снаге (МППТ), што је корисно за пројекте соларних панела мале снаге. То је ефикасан начин пуњења мале литијумске батерије од соларног панела.
Отпорник за шант:
Било који отпорник следи омовски закон што значи да ако одређена количина струје прође кроз отпорник, појавит ће се одређена количина пада напона. Разводни отпорници нису изузетак од овога и он се посебно користи за мерење протока струје. Међутим, у зависности од номиналног протока струје кроз соларни панел, одаберите ранжирни отпорник који ће произвести одговарајућу количину напона који може да се мери помоћу јединице микроконтролера. Али, истовремено је и важна снага отпорника. Такође је важан одабир снаге разводног отпорника.
Пад напона се може израчунати помоћу формуле дате у наставку. Ово је познато као Охмов закон-
В = И к Р.
В је напон који ће се произвести током „И“, тј. Количина протока струје кроз количину отпорника „Р“. На пример, 1-омски отпор ће произвести 1В пада напона када кроз њега тече 1А струје.
За снагу отпорника може се користити доленаведена формула -
П = И 2 Р.
Где је И максимални проток струје, а Р вредност отпорника. За 1А струје са отпорником од 1 охма, 1 вати је довољан за расипање снаге. Међутим, ово је корисно за мале пројекте соларних панела, али уопште није погодно за примене повезане са соларном мрежом. У таквом случају заправо треба користити неинвазивну технику мерења струје. У таквом случају проток струје може се тачно измерити где се може измерити врло мала количина струје, као и врло велика количина струје.
Литијум батерије:
Избор литијумске батерије важан је део сваког пројекта који укључује соларне панеле. Јер микроконтролеру који увек остаје укључен и непрестано проверава и предаје податке потребно је најмање стотину милиампера струје за стабилан рад.
Капацитет батерије треба да буде нешто што може напајати микроконтролер најмање 4-5 дана када сунце не сија због монсуна. Такође је важно да струја пуњења мора бити већа од струје оптерећења из перспективе батерије. Сасвим је необично ако неко батеријом повеже 100мА терета и обезбеди струју пуњења, која је мања од те. Да бисмо били на сигурнијој страни, требало би да имамо најмање 5 пута већу струју пуњења од струје оптерећења.
С друге стране, напон батерије мора бити већи од било ког уобичајеног улазног напона регулатора напона који је потребан за микроконтролер. На пример, литијумска батерија од 7,4 В може бити повезана и преко линеарног регулатора напона од 3,3 В и од 5,0 В (јер линеарни регулатор захтева већи напон испадања више од ЛДО и комутације.)
У нашем пројекту користили смо батерију од 4000мАХ са оценом 7,4В. Користили смо регулатор од 5,0В који пружа довољно струје и напона за ЕСП32.
Раздјелник напона:
Раздјелник напона је битан дио мјерења напона соларне плоче. Треба одабрати разделник напона који ће поделити напон према улазно-излазном напону микроконтролера.
Изаберите горње отпоре на такав начин да излазни напон дјелитеља напона не смије премашити максималан И / О напон микроконтролера (3,3 В за ЕСП32). Међутим, саветује се употреба потенциометра јер ће пружити флексибилност при одабиру било које соларне плоче вишег или нижег напона и лако може подесити напон помоћу мултиметра.
У нашем случају имамо потенциометар у колу МППТ плоче који делује као делитељ напона. Поделили смо делилац напона са фактором поделе од 6В. Повезали смо два вишеметара, један на улазу и други на излазу лонца, и поставили смо вредност да ће, када је улазни напон 18В, излаз бити 3В, јер је номинални излазни напон соларне плоче 18В.
Сензор температуре за соларну плочу:
Излазна снага соларне плоче има директну везу са температуром соларне плоче. Зашто? Јер како температура соларног панела почиње да расте, излазна струја соларног панела расте експоненцијално, док излазни напон почиње линеарно да се смањује.
Према формули снаге, снага је једнака напону помноженом са струјом (В = В к А), смањење излазног напона такође смањује излазну снагу соларне плоче чак и након повећања протока струје. Следеће питање које нам пада на памет је, како мерити соларну температуру? Па, прилично је занимљиво јер су соларни панели углавном изложени топлотном окружењу јер је изложено директној сунчевој светлости из очигледних разлога. Најбољи начин за мерење температуре соларне плоче је коришћење сензора температуре равне површине. Такође се предлаже употреба термоелемента типа К смештеног директно у соларни панел.
За нашу примену користили смо модул сензора температуре заснован на термисторима, који је приказан у наставку.
Кружни дијаграм за надзор соларне енергије заснован на ИоТ-у
Комплетна шема кола за ИоТ омогућени соларни монитор је приказана испод. Шема је једноставна. Црвена црта са тачкама је МППТ плоча коју смо користили за овај пројекат.
Постављање ТхингСпеак-а
Отворите рачун помоћу ТхингСпеак и идите на опцију „мој канал“, а затим кликните на Нови канал.
Направите нови канал са именима поља.
Сада након подешавања поља, идите на поље АПИ Кеис где је Врите АПИ Кеи доступан. Овај кључ мора бити наведен у коду, као и ИД канала.
Адреса ТхингСпеак може се наћи на истој страници.
Са горњим корацима можете врло лако подесити ТхингСпеак. Ако желите да сазнате више о ТхингСпеак-у и његовом процесу подешавања, можете погледати наше претходне чланке на ту тему.
Ардуино код за надзор соларне енергије помоћу ЕСП32
Комплетни код за надзор соларне енергије ЕСП32 налази се на дну ове странице. Код започиње дефинисањем вашег ССИД-а, лозинке и неколико других сталних параметара као што је приказано у наставку.
// дефинишемо ВиФи ССИД и ПВД за уплинк. #дефине ВЛАН_ССИД "кккк" #дефине ВЛАН_ПАСС "кккккккккк"
// отпор на 25 степени Ц #дефине ТХЕРМИСТОРНОМИНАЛ 10000 // темп. за номинални отпор (готово увек 25 Ц) #дефине ТЕМПЕРАТУРЕНОМИНАЛ 25 // Бета коефицијент термистора (обично 3000-4000) #дефине БЦОЕФФИЦИЕНТ 3950 // вредност 'другог' отпорника #дефине СЕРИЕСРЕСИСТОР 10000
Номинални оми термистор-а дају се на номиналној температури. Подесите ову вредност у зависности од листа термистора. Ставите Бета коефицијент и серијску вредност отпорника термистора.
// дефинишемо аналогни за струју и напон цонст инт цурр_ан_пин = 35; цонст инт волт_ан_пин = 34; цонст инт нтц_темп_ан_пин = 33;
ПИН-ови су овде дефинисани.
#дефине тхингСпеакАддресс "кккккк" #дефине КаналИД ккккк #дефине вритеФеедАПИКеи "КСКСКСКСКСКСКС" #дефине реадФеедАПИКеи "КСКСКСКСКСКСКС" #дефине реадФиелдАПИКеи "ккккк" #дефине реадСтатусАПИКеи "КСКСКСКСКСКСКС"
Ставите тхингСпеакАддресс, цханнелИД, Врите Феед АПИ Кеи. Остале ствари нису потребне, али су и даље корисне ако податке треба примати са Веба.
воид сетуп () { // овде ставите свој код за подешавање да бисте га покренули једном: // поставите серијски порт на 115200 Сериал.бегин (115200); // Иницијализација серијског кашњења (1000); ВиФи.моде (ВИФИ_СТА); ТхингСпеак.бегин (клијент); // Иницијализирајте ТхингСпеак // тодо: створите задатак за очитавање пин-а за добијање струје и напона и израчунавање вата и температуре соларног панела кТаскЦреате ( вифи_таск, / * функција задатка. * / "Вифи_таск", / * Низ са именом задатак. * / 1024 * 2, / * Величина стека у бајтовима. * / НУЛЛ, / * Параметар је прослеђен као улаз у задатак * / 5, / * Приоритет задатка. * / НУЛЛ); / * Ручица задатка. * / Сериал.принт („Читање података.“); }
У горњем коду, ТхингСпеак сервер је иницијализован и креира се задатак који ће добити податке који се односе на соларни панел.
У главној петљи соларна струја и напон се препознају преко аналогног пина и израчунава се просек.
флоат солар_цурр_адц_вал = 0; плутају солар_волт_адц_вал = 0; фор (и = 0; и <НУМСАМПЛЕС; и ++) { цурр_самплес = аналогРеад (цурр_ан_пин); волт_самплес = аналогРеад (волт_ан_пин); темп_самплес = аналогРеад (нтц_темп_ан_пин); кашњење (10); } // // просек свих узорака лебди цурр_авг = 0; плутајуће волт_авг = 0; плутајуће темп_авг = 0; фор (и = 0; и <НУМСАМПЛЕС; и ++) { цурр_авг + = цурр_самплес; волт_авг + = волт_самплес; темп_авг + = темп_самплес; } цурр_авг / = НУМСАМПЛЕС; волт_авг / = НУМСАМПЛЕС; темп_авг / = НУМСАМПЛЕС; //Сериал.принт("АДЦ ВАЛУЕ = "); //Сериал.принтлн(АДЦ_ВАЛУЕ); // претварање вредности адц у напоне за добијање стварне струје и напона. плутајуће солар_цурр = (цурр_авг * 3.3) / (4095); плутају солар_волт = (волт_авг * 3.3) / (4095); // помоћу делитеља напона спуштамо стварни напон. // из тог разлога множимо 6 са просечним напоном да бисмо добили стварни напон соларне плоче. соларни_волт * = 6;
Соларни напон се предаје множењем са 6 док смо креирали делилац напона који ће поделити улазни напон за 6 пута.
Температура се генерише из термистора помоћу логаритамске формације.
// претворимо вредност у отпор темп_авг = 4095 / темп_авг - 1; темп_авг = СЕРИЕСРЕСИСТОР / темп_авг; //Сериал.принт("Термистор отпор "); //Сериал.принтлн(темп_авг); флоат стеинхарт; стеинхарт = темп_авг / ТЕРМИСТОРНОМИНАЛ; // (Р / Ро) стеинхарт = лог (стеинхарт); // лн (Р / Ро) стеинхарт / = БЦОЕФФИЦИЕНТ; // 1 / Б * лн (Р / Ро) стеинхарт + = 1,0 / (ТЕМПЕРАТУРЕНОМИНАЛ + 273,15); // + (1 / За) стеинхарт = 1,0 / стеинхарт; // Инверт стеинхарт - = 273.15; // претворимо апсолутну темп у Ц.
Подаци се читају сваких 15 секунди.
кашњење (1000); цоунт ++; Сериал.принт ("."); иф (цоунт> = 15) { цоунт = 0; Сериал.принтлн ("=============================================== ============================ "); Сериал.принт ("Солар Волтаге ="); Сериал.принтлн (солар_волт); Сериал.принт ("Солар Цуррент ="); Сериал.принтлн (солар_цурр); плутају солар_ватт = солар_волт * солар_цурр; Сериал.принт ("Солар Ватт ="); Сериал.принтлн (солар_ватт); Сериал.принт ("Солар Температуре ="); Сериал.принтлн (стеинхарт); Сериал.принтлн ("=============================================== ============================ ");
Подаци за одговарајућа поља преносе се помоћу функције Тхинг.Спеак.сетФиелд (); када је ВиФи повезан.
иф (ВиФи.статус () == ВЛ_ЦОННЕЦТЕД) { ТхингСпеак.сетФиелд (1, солар_волт); ТхингСпеак.сетФиелд (2, солар_цурр); ТхингСпеак.сетФиелд (3, солар_ватт); ТхингСпеак.сетФиелд (4, стеинхарт); // писање на ТхингСпеак канал инт к = ТхингСпеак.вритеФиелдс (цханнелИД, вритеФеедАПИКеи); иф (к == 200) { Сериал.принтлн („Успешно ажурирање канала.“); } елсе { Сериал.принтлн ("Проблем са ажурирањем канала. ХТТП код грешке" + Стринг (к)); } } елсе { Сериал.принтлн ("\ р \ н ###################################### ######################## "); Сериал.принтлн („Ажурирање података на тхингСпеак Сервер није успело.“); Сериал.принтлн („ВиФи није повезан…“); Сериал.принтлн ("############################################### ############### \ р \ н "); } Сериал.принт („Читање података.“); } }
Ви-Фи задатак креиран у доњем исечку кода-
воид вифи_таск (воид * параметар) {вхиле ( 1) { иф (ВиФи.статус ()! = ВЛ_ЦОННЕЦТЕД) { Сериал.принт ("Покушај повезивања са ССИД:"); Сериал.принтлн (ВЛАН_ССИД); вхиле (ВиФи.статус ()! = ВЛ_ЦОННЕЦТЕД) { ВиФи.бегин (ВЛАН_ССИД, ВЛАН_ПАСС); // Повезивање са ВПА / ВПА2 мрежом. Промените овај ред ако користите отворену или ВЕП мрежу Сериал.принт ("."); кашњење (5000); } Сериал.принтлн ("\ нПовезано."); Сериал.принтлн (); Сериал.принтлн („ВиФи повезан“); Сериал.принтлн ("ИП адреса:"); Сериал.принтлн (ВиФи.лоцалИП ()); } вТаскДелаи (1000 / портТИЦК_ПЕРИОД_МС); } вТаскДелете (НУЛЛ); }
Подаци о тестирању и праћењу
Соларни панел је повезан са кругом и постављен на сунчеву светлост ради тестирања, као што је приказано доле.
Комплетан рад је приказан у видео снимку испод. Наш круг је могао да очита излазни напон, струју и снагу са панела и ажурира га уживо на тхингспеак каналу као што је приказано доле.
Као што видимо, 15-минутни подаци су приказани на горњем графикону. Будући да је ово пројекат на отвореном, треба користити одговарајућу ПЦБ заједно са приложеном кутијом. Ограда мора бити направљена тако да круг остане водоотпоран у киши. Да бисте модификовали овај круг или разговарали о даљим аспектима овог пројекта, љубазно користите активни форум Цирцуит Дигест. Надам се да сте уживали у водичу и научили нешто корисно.