Aquisição de dados em tempo real do painel solar usando Arduino
Componentes e suprimentos
 | | × | 1 | |
| | | Painel PV Electric Imp TDC-M20-36 | | × | 1 | |
| | | Adafruit B25 Módulo sensor de tensão de 0 a 25 V | | × | 1 | |
| | | Adafruit INA169 Sensor de corrente CC analógico | | × | 1 | |
| | | Electric Imp Rhéostat 330 ohms | | × | 1 | |
Sobre este projeto
Este projeto propõe uma forma de instrumentação virtual de baixo custo para monitoramento em tempo real das características do painel fotovoltaico como tensão, corrente e potência. O projeto do sistema é baseado em uma placa de aquisição Arduino de baixo custo. A aquisição é feita por meio de sensores de corrente e tensão de baixo custo, e os dados são apresentados em Excel utilizando a macro de aquisição de dados PLX-DAQ.
A estrutura do equipamento utilizado é mostrada na Figura a seguir. A corrente e a tensão fotovoltaica são obtidas através dos sensores de corrente e tensão. A saída dos dois sensores é então transmitida ao microcontrolador da placa Arduino UNO. Durante o processo de aquisição, os dados obtidos são armazenados e plotados em tempo real na planilha Excel.
Este projeto está vinculado a este artigo de pesquisa .
Explicativo vídeo:
Código
- Aquisição de dados em tempo real de painel solar usando Arduino e Excel
Aquisição de dados em tempo real do painel solar usando Arduino e Excel Arduino
O código do programa embutido na placa Arduino UNO, que permite adquirir os dados medidos do painel PV dos sensores e enviá-los para uma planilha PLX-DAQ, é apresentado a seguir / ********** *************************************************** ****************** Aboubakr El Hammoumi ****************************** ************************************************ // * *************************************************** *************************** PROJETO:Instrumentação das características do painel fotovoltaico Função:Aquisição de dados em tempo real do painel solar usando Arduino e Excel ** *************************************************** *************************** * * Escrito por:Aboubakr El Hammoumi Data:04/05/2018 * * Email:aboubakr.elhammoumi@usmba .ac.ma ********************************************** ********************************* / * função de inicialização * / void setup () {// configuração de conexão serial // abre a porta serial, define a taxa de dados para 9600 bpsSerial.begin (9600); // apaga todos os dados que foram colocados em jáSerial.println ("CLEARDATA"); // define os cabeçalhos das colunas (comando PLX-DAQ) Serial.println ("LABEL, t, voltage, current, power");} / * o código principal * / void loop () {// medindo tensão usando "B25 0 a 25V" Sensor de tensão // medindo corrente usando "INA169" Sensor de corrente // leitura da corrente e tensão dos sensoresfloat voltage =analogRead (A0) * 5 * 5.0 / 1023; // painel PV voltagefloat current =analogRead (A1) * 5.0 / 1023; // painel PV currentfloat power =voltage * current; // Potência do painel PV // permite que a porta serial envie dados ao Excel em real-timeSerial.print ("DATA, TIME,"); // PLX-DAQ commandSerial.print (voltage); // envia a tensão para a porta serialSerial.print (","); Serial.print (atual); // envia a corrente para serial portSerial.print (","); Serial.println (power); // envia a energia para serial portdelay (1000); // aguarde 1s antes de repetir} Esquemas
O sensor de tensão é colocado em paralelo com a carga. Enquanto o módulo do sensor de corrente é colocado em série entre o lado positivo do painel FV e o da carga. 
A macro PLX-DAQ Excel é usada para aquisição de dados do microcontrolador Arduino para uma planilha do Excel. Só precisamos fazer o download. Após a instalação, uma pasta chamada "PLX-DAQ" será criada automaticamente no PC, com um atalho chamado "Planilha PLX-DAQ" dentro. Em seguida, para estabelecer a comunicação entre a placa e o Excel, basta abrir a Planilha e definir as configurações de conexão (Baud rate e porta) na janela do PLX-DAQ. 
O microcontrolador da placa Arduino obtém a tensão e a corrente de saída do painel PV que são medidas pelos sensores e, em seguida, calcula a saída potência. Uma vez que a placa Arduino é conectada ao computador por meio de um cabo USB, lançamos o PLX-DAQ Excel Macro e definindo na janela PLX-DAQ após sua exibição, a porta serial onde a placa Arduino está conectada ao computador, e o Baud taxa (9600 bit / seg). Observe que a taxa Baud definida na janela PLX-DAQ deve ser a mesma usada no código do programa embutido na placa Arduino. A partir daí, após clicar em “conectar” os dados de saída serão coletados e exibidos em tempo real na Planilha Excel. A intensidade da luz é impulsionada pela variação manual de uma resistência variável entre 0 e 330 Ω (para rastrear as características I-V e P-V). Um piranômetro também é usado para medir a radiação de luz (se necessário!). O microcontrolador está programado para medir sucessivamente a cada segundo a corrente, tensão e potência FV. 
As características I-V e P-V do painel PV obtidas por nossa instrumentação virtual são apresentadas na Figura abaixo. 
Os resultados de um teste semelhante ao anterior são mostrados na Figura abaixo, enquanto a diferença está relacionada ao intervalo de tempo entre cada medição, diminuindo o tamanho do passo de 1 s para apenas 100 ms. Conforme mostrado nesta Figura, oscilações apareceram nas curvas I-V e P-V devido à imprecisão dos dados obtidos pelo sistema do instrumento, mas com pequena extensão. No entanto, um pequeno tamanho de passo leva à obtenção de uma grande amostra de medidas e, portanto, nos dá muitos resultados significativos. Como resultado, é necessário um compromisso entre o tamanho do passo pequeno e grande. Geralmente, se você gostaria de observar mudanças precisas nas características de PV, então é recomendado usar um tamanho de passo menor. Se você não está preocupado com as mudanças precisas e gostaria de operar o sistema do instrumento mais rápido, use um tamanho de passo grande. 
Os resultados de um teste de monitoramento de corrente, tensão e potência do painel fotovoltaico são apresentados na figura abaixo. A partir dos resultados experimentais, pode-se verificar que o painel fotovoltaico produziu uma potência máxima de 17,07 W a "15h14min02s" quando apareceu uma tensão de 14,15 V e uma corrente de 1,20 A. Posteriormente, a potência de saída tende a um valor mínimo de 822,2 mW quando houver uma tensão de 18,23 V e uma corrente de 45,1 mA. Portanto, como o presente sistema é usado como um instrumento virtual para adquirir as características do painel FV nas condições reais de operação, ele também pode ser usado em atividades de monitoramento periódico de campo para sistemas FV. 
