Monitoramento em Tempo Real de Painel Solar com Arduino: Sistema de Aquisição de Dados de Baixo Custo

Componentes e Materiais

Arduino UNO	×	1
Painel PV Electric Imp TDC-M20-36	×	1
Módulo Sensor de Tensão Adafruit B25 (0 a 25V)	×	1
Sensor de Corrente DC Analógico Adafruit INA169	×	1
Reostato Elétrico 330 Ω (Electric Imp)	×	1

Ferramentas e Máquinas Necessárias

• Parallax PLX-DAQ (macro Excel para aquisição de dados)
• Arduino IDE

Sobre o Projeto

Este projeto propõe uma forma de instrumentação virtual de baixo custo para monitoramento em tempo real das características de um painel fotovoltaico: tensão, corrente e potência. O sistema é baseado em uma placa de aquisição Arduino de baixo custo, sensores de corrente e tensão acessíveis, e apresentação de dados no Excel via macro PLX-DAQ.

A estrutura do equipamento é mostrada na figura abaixo. A corrente e tensão do painel PV são obtidas pelos sensores respectivos. A saída dos dois sensores vai ao microcontrolador do Arduino UNO. Durante a aquisição, os dados são armazenados e plotados em tempo real na planilha Excel.

Este projeto está vinculado a um artigo científico.

Vídeo explicativo disponível.

Código

Aquisição de Dados em Tempo Real de Painel Solar com Arduino e Excel

Código embarcado no Arduino UNO para adquirir dados medidos do painel PV pelos sensores e enviar à planilha PLX-DAQ:

/*****************************************************************************
 * Autor: Aboubakr El Hammoumi
 * Projeto: Instrumentação de características de painel PV
 * Função: Aquisição de dados em tempo real de painel solar usando Arduino e Excel
 * Email: aboubakr.elhammoumi@usmba.ac.ma
 * Data: 04/05/2018
 *****************************************************************************/

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("CLEARDATA");           // Limpa dados anteriores no Excel
  Serial.println("LABEL,t,voltage,current,power"); // Cabeçalhos (comando PLX-DAQ)
}

void loop() {
  // Leitura sensor tensão (B25 0-25V) no A0
  // Fórmula: leitura * 5V * 5.0 (divisor 1:5) / 1023
  float voltage = analogRead(A0) * 5.0 * 5.0 / 1023.0;
  
  // Leitura sensor corrente (INA169) no A1
  // Fórmula: leitura * 5.0 / 1023 (ajuste conforme calibração do módulo)
  float current = analogRead(A1) * 5.0 / 1023.0;
  
  float power = voltage * current; // Potência = V × I

  // Envia para Excel via PLX-DAQ
  Serial.print("DATA,TIME,");
  Serial.print(voltage);
  Serial.print(",");
  Serial.print(current);
  Serial.print(",");
  Serial.println(power);
  
  delay(1000); // Intervalo 1 segundo
}

Esquemáticos e Resultados

Ligação dos Sensores

O sensor de tensão é ligado em paralelo com a carga. O módulo de sensor de corrente é ligado em série entre o lado positivo do painel PV e o da carga.

Configuração PLX-DAQ no Excel

Baixe e instale o PLX-DAQ. Uma pasta "PLX-DAQ" será criada com atalho "PLX-DAQ Spreadsheet". Abra a planilha, defina porta serial e baud rate (9600) na janela PLX-DAQ (deve coincidir com o código). Clique "Connect" para iniciar aquisição em tempo real.

Resultados Experimentais

O microcontrolador mede sucessivamente a cada segundo: corrente, tensão e potência do painel PV. A intensidade luminosa é variada manualmente via reostato 0-330 Ω (para traçar curvas I-V e P-V). Um piranômetro também mede radiação (se necessário).

O sistema funciona como instrumento virtual para aquisição de características do painel PV em condições reais de operação, podendo também ser usado em monitoramento periódico de campo para sistemas fotovoltaicos.