Monitorimi i panelit diellor duke përdorur foton grimcash: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

Qëllimi i projektit është të përmirësojë efikasitetin e paneleve diellore. Projekti është krijuar për të mbikëqyrur prodhimin e energjisë diellore fotovoltaike për të rritur performancën, monitorimin dhe mirëmbajtjen e termocentralit diellor.

Në këtë projekt, fotoni i grimcave është i ndërlidhur me kunjin e daljes së tensionit të panelit diellor, sensorin e temperaturës LM-35 dhe sensorin LDR për të monitoruar prodhimin e energjisë, temperaturën dhe intensitetin e dritës së goditur respektivisht. Një LCD karakter është gjithashtu i ndërlidhur me fotonin e grimcave për shfaqjen në kohë reale të parametrave të matur. Photon jo vetëm që shfaq parametrat e matur në ekranin LCD, por gjithashtu dërgon vlerat e matura në serverin cloud për të parë të dhënat në kohë reale.

Hapi 1: Kërkohet përbërës

• Foton grimcë 20 dollarë
• LCD 16x2 3 dollarë
• Pllakë diellore 4 dollarë
• Sensori i temperaturës LM-35 2 dollarë
• LDR $ 1
• Breadboard 4 dollarë
• Telat e kërcyesit 3 dollarë

Kostoja e përgjithshme e harduerit është rreth 40 dollarë.

Hapi 2: Pajisje kompjuterike

1. Fotoni i grimcave

Photon është një bord i njohur IoT i disponueshëm nga platforma Particle. Bordi ka mikrokontrollues STM32F205 120Mhz ARM Cortex M3 dhe ka 1 MB memorie flash, 128 Kb RAM dhe 18 kunja të përziera të hyrjes me qëllim të përgjithshëm (GPIO) me periferikësh të avancuar. Moduli ka një çip Wi-Fi Cypress BCM43362 në bord për lidhje Wi-Fi dhe një brez të vetëm 2.4GHz IEEE 802.11b/g/n për Bluetooth. Bordi vjen i pajisur me 2 SPI, një I2S, një I2C, një CAN dhe një ndërfaqe USB.

Duhet të theksohet se 3V3 është një dalje e filtruar e përdorur për sensorë analogë. Ky pin është dalja e rregullatorit në bord dhe është e lidhur brenda me VDD të modulit Wi-Fi. Kur aktivizoni Photon përmes VIN ose portës USB, ky pin do të prodhojë një tension prej 3.3VDC. Ky kunj mund të përdoret gjithashtu për të fuqizuar drejtpërdrejt Photon (hyrja maksimale 3.3VDC). Kur përdoret si dalje, ngarkesa maksimale në 3V3 është 100mA. Sinjalet PWM kanë një rezolutë 8-bit dhe funksionojnë në një frekuencë prej 500 Hz.

2. LCD me karakter 16X2

Ekrani LCD 16X2 përdoret për të shfaqur vlerat e parametrave të matur. Isshtë e lidhur me Foton Particle duke lidhur kunjat e tij të të dhënave D4 në D7 me kunjat D0 në D3 të bordit të grimcave. Kunjat E dhe RS të LCD -së janë të lidhur përkatësisht me kunjat D5 dhe D6 të bordit të grimcave. Kunja R/W e LCD është e bazuar.

3. Sensori LDR (Photoresistor)

LDR ose rezistenca e varur nga drita njihet gjithashtu si rezistencë fotografike, fotocelë, fotokonduktor. Isshtë një lloj rezistence rezistenca e të cilit ndryshon në varësi të sasisë së dritës që bie në sipërfaqen e saj. Kur drita bie mbi rezistencën, atëherë rezistenca ndryshon. Këta rezistorë shpesh përdoren në shumë qarqe ku kërkohet të ndiejë praninë e dritës. Këta rezistorë kanë një sërë funksionesh dhe rezistence. Për shembull, kur LDR është në errësirë, atëherë mund të përdoret për të ndezur një dritë ose për të fikur një dritë kur është në dritë. Një rezistencë tipike e varur nga drita ka një rezistencë në errësirën 1MOhm, dhe në shkëlqimin një rezistencë prej disa KOhm.

Parimi i punës i LDR

Ky rezistencë funksionon në parimin e përcjellshmërisë së fotografisë. Nuk është gjë tjetër veçse, kur drita bie në sipërfaqen e saj, atëherë përçueshmëria materiale zvogëlohet dhe gjithashtu elektronet në brezin e valencës së pajisjes ngacmohen në brezin e përcjelljes. Këto fotone në dritën e incidentit duhet të kenë energji më të madhe se hendeku i brezit të materialit gjysmëpërçues. Kjo i bën elektronet të hidhen nga brezi i valencës në përçueshmëri. Këto pajisje varen nga drita, kur drita bie mbi LDR atëherë rezistenca zvogëlohet, dhe rritet në errësirë. Kur një LDR mbahet në vend të errët, rezistenca e tij është e lartë dhe, kur LDR mbahet në dritë rezistenca e tij do të ulet. Sensori LDR përdoret për të matur intensitetin e dritës së incidentit. Intensiteti i dritës shprehet në Lux. Sensori është i lidhur me kunjin A2 të Foton Particle. Sensori është i lidhur në një qark ndarës potencial. LDR siguron një tension analog i cili konvertohet në lexim dixhital nga ADC i integruar.

4. Sensori i temperaturës LM-35

LM35 është një sensor i temperaturës IC precize me daljen e tij proporcionale me temperaturën (në oC). Gama e temperaturës së funksionimit është nga -55 ° C në 150 ° C. Tensioni i daljes ndryshon me 10mV në përgjigje të çdo rritje/ rënie të oC në temperaturën e ambientit, domethënë, faktori i shkallës së tij është 0.01V/ oC. Sensori ka tre kunja - VCC, Analogout dhe Ground. Kunja Aout e LM35 është e lidhur me pinin hyrës analog A0 të fotonit të grimcave. KQV -ja dhe toka janë të lidhura me KQV -në dhe Tokën e përbashkët.

Karakteristikat

Kalibruar direkt në gradën Celsius (gradë Celsius)

Faktori i shkallës lineare në shkallën 10.0 mV/° C

• Saktësia 0.5 ° C e garantueshme (në a25 ° C)
• Vlerësuar për gamën e plotë -55 ° C deri në 150 ° C
• Punon nga 4 deri në 30 volt
• Më pak se 60 mA kullim aktual
• Vetë-ngrohje e ulët, 0.08 ° C fut ajrin
• Jo-lineariteti vetëm 0.25 ° C tipike
• Rezultati i rezistencës së ulët, 0.1Ω për një ngarkesë 1 mA

5. Paneli Diellor

Panelet diellore janë pajisje që shndërrojnë dritën në energji elektrike. Ata morën emrin "panele diellore" nga fjala "Sol" e përdorur nga astronomët për t'iu referuar diellit dhe dritës së diellit. Këto quhen edhe panele fotovoltaike ku Photovoltaic do të thotë "dritë-energji elektrike". Fenomeni i shndërrimit të energjisë diellore në energji elektrike quhet efekt fotovoltaik. Ky efekt gjeneron tensionin dhe rrymën në dalje në ekspozimin e energjisë diellore. Në projekt përdoret një panel diellor 3 volt. Një panel diellor përbëhet nga disa qeliza diellore ose dioda fotovoltaike. Këto qeliza diellore janë diodë lidhëse P-N dhe ato mund të gjenerojnë një sinjal elektrik në prani të dritës diellore. Me ekspozimin ndaj dritës së diellit, ky panel diellor gjeneron një dalje të tensionit DC prej 3.3 V në terminalet e tij. Ky panel mund të ketë fuqi maksimale dalëse prej 0.72 Watt dhe fuqi minimale dalëse 0.6 Watt. Rryma e tij maksimale e karikimit është 220 mA dhe rryma minimale e karikimit është 200 mA. Paneli ka dy terminale - VCC dhe Ground. Dalja e tensionit nxirret nga kunja VCC. Pina e daljes së tensionit është e lidhur me kunjin analog të hyrjes A1 të Fotonit të Grimcave për matjen e fuqisë dalëse nga paneli diellor.

Hapi 3: Softuer

Ueb grimca IDE

Për të shkruar kodin e programit për çdo Photon, zhvilluesi duhet të krijojë një llogari në faqen e internetit të Particle dhe të regjistrojë tabelën Photon me llogarinë e tij të përdoruesit. Kodi i programit mund të shkruhet në Web IDE në faqen e internetit të Particle dhe të transferohet në një foton të regjistruar në internet. Nëse bordi i zgjedhur i grimcave, Photon këtu, ndizet dhe lidhet me shërbimin cloud të Particle, kodi digjet në tabelën e zgjedhur përmes ajrit përmes lidhjes në internet dhe bordi fillon të funksionojë sipas kodit të transferuar. Për kontrollin e bordit në internet, është krijuar një faqe në internet e cila përdor Ajax dhe Jquery për të dërguar të dhëna në tabelë duke përdorur metodën HTTP POST. Faqja e internetit identifikon tabelën me një ID të pajisjes dhe lidhet me Shërbimin Cloud të Pjesëzave përmes një shenje aksesi.

Si të lidhni fotonin me internetin

1. Furnizoni pajisjen tuaj

• Lidheni kabllon USB në burimin tuaj të energjisë.
• Sapo të jetë e kyçur, LED RGB në pajisjen tuaj duhet të fillojë të pulsojë me ngjyrë blu. Nëse pajisja juaj nuk po ndizet me ngjyrë blu, mbani të shtypur butonin SETUP. Nëse pajisja juaj nuk po ndizet fare, ose nëse LED po djeg një shurdhër ngjyrë portokalli, mund të mos ketë fuqi të mjaftueshme. Provoni të ndryshoni burimin tuaj të energjisë ose kabllon USB.

2. Lidhni Photon -in tuaj me InternetKa dy mënyra ose përdorni aplikacionin në internet ose aplikacionin celular

a Duke përdorur aplikacionin në internet

• Hapi 1 Shkoni te setup.particle.io
• Hapi 2 Klikoni në konfigurimin e një Photon
• Hapi 3 Pasi të klikoni në NEXT, duhet t'ju paraqitet një skedar (photonsetup.html)
• Hapi 4 Hapni skedarin.
• Hapi 5 Pas hapjes së skedarit lidhni kompjuterin tuaj me Photon, duke u lidhur me rrjetin e quajtur PHOTON.
• Hapi 6 Konfiguroni kredencialet tuaja Wi-Fi. Shënim: Nëse i keni shkruar gabimisht kredencialet tuaja, Photon do të pulsojë me ngjyrë blu të errët ose jeshile. Ju duhet të kaloni përsëri procesin (duke rifreskuar faqen ose duke klikuar në pjesën e procesit të riprovimit)
• Hapi 7 Riemërtoni pajisjen tuaj. Gjithashtu do të shihni një konfirmim nëse pajisja është pretenduar apo jo.

b Duke përdorur smartphone

• Hapni aplikacionin në telefonin tuaj. Hyni ose regjistrohuni për një llogari me Particle nëse nuk e keni një të tillë.
• Pas hyrjes, shtypni ikonën plus dhe zgjidhni pajisjen që dëshironi të shtoni. Pastaj ndiqni udhëzimet në ekran për të lidhur pajisjen tuaj me Wi-Fi.

Nëse kjo është hera e parë që lidhet me Photon tuaj, ai do të pulsojë ngjyrë vjollce për disa minuta ndërsa shkarkon përditësimet. Mund të duhen 6-12 minuta për të përfunduar përditësimet, në varësi të lidhjes tuaj të internetit, me Photon që rindizet disa herë në proces. Mos e rinisni ose mos e shkëputni Photon -in tuaj gjatë kësaj kohe. Nëse e bëni këtë, mund t'ju duhet të ndiqni këtë udhëzues për të rregulluar pajisjen tuaj.

Pasi të keni lidhur pajisjen tuaj, ai ka mësuar atë rrjet. Pajisja juaj mund të ruajë deri në pesë rrjete. Për të shtuar një rrjet të ri pas konfigurimit fillestar, do ta vendosnit pajisjen tuaj përsëri në Modalitetin e Dëgjimit dhe do të vazhdonit si më sipër. Nëse mendoni se pajisja juaj ka shumë rrjete, mund të fshini kujtesën e pajisjes tuaj nga çdo rrjet Wi-Fi që ka mësuar. Ju mund ta bëni këtë duke vazhduar të mbani butonin e konfigurimit për 10 sekonda derisa LED RGB të ndizet shpejt blu, duke sinjalizuar se të gjitha profilet janë fshirë.

Mënyrat

• Cyan, Photon juaj është i lidhur me internetin.
• Magenta, aktualisht po ngarkon një aplikacion ose azhurnon firmware -in e tij. Kjo gjendje nxitet nga një përditësim i firmuerit ose nga ndezja e kodit nga Web IDE ose Desktop IDE. Ju mund ta shihni këtë mënyrë kur lidhni Photon tuaj me cloud për herë të parë.
• E gjelbër, po përpiqet të lidhet me internetin.
• E bardhë, moduli Wi-Fi është i fikur.

Web IDEParticle Build është një Mjedis i Zhvillimit të Integruar, ose IDE që do të thotë që ju mund të bëni zhvillimin e softuerit në një aplikacion të lehtë për t’u përdorur, i cili ndodh që të funksionojë në shfletuesin tuaj të internetit.

1. Për të hapur ndërtimin, regjistrohuni në llogarinë tuaj të grimcave dhe pastaj klikoni mbi ndërtimin siç tregohet në imazh.
2. Pasi të keni klikuar do të shihni tastierë si kjo.
3. Për të krijuar një aplikacion të ri krijues, klikoni në krijimin e një aplikacioni të ri.
4. Për të përfshirë bibliotekën në program, shkoni te seksioni i bibliotekave, kërkoni për liquidcrystal. Pastaj zgjidhni një aplikacion në të cilin dëshironi të shtoni bibliotekë. Në rastin tim është monitorimi i panelit diellor.
5. Për të verifikuar programin. Klikoni në verifikim.
6. Për të ngarkuar kodin, klikoni në flash, por para se ta bëni këtë, zgjidhni një pajisje. Nëse keni më shumë se një pajisje, duhet të siguroheni që keni zgjedhur se cila nga pajisjet tuaja do të ndez kodin. Klikoni në ikonën "Pajisjet" në anën e poshtme të majtë të panelit të navigimit, atëherë kur rri pezull mbi emrin e pajisjes ylli do të shfaqet në të majtë. Klikoni mbi të për të vendosur pajisjen që dëshironi të përditësoni (nuk do të jetë e dukshme nëse keni vetëm një pajisje). Pasi të keni zgjedhur një pajisje, ylli i lidhur me të do të bëhet i verdhë. (Nëse keni vetëm një pajisje, nuk ka nevojë ta zgjidhni atë, mund të vazhdoni.

Hapi 4: Si funksionon qarku

Në qark, 6 kunja GPIO të modulit përdoren për të ndërlidhur karakterin LCD dhe tre kunja analoge të hyrjes përdoren për të ndërlidhur sensorin e temperaturës LM-35, Panelin Diellor dhe sensorin LDR.

Pasi qarku është mbledhur, ai është gati të vendoset së bashku me panelin diellor. Ndërsa paneli diellor vazhdon të prodhojë energji elektrike, i bashkangjitur pajisjes. Pajisja mundësohet nga furnizimi me energji elektrike që po menaxhon edhe pajisjet e tjera për rritjen e performancës. Pasi pajisja të jetë ndezur, disa mesazhe fillestare shfaqen në ekranin e saj LCD duke treguar qëllimin e aplikacionit. Fuqia dalëse e panelit, temperatura dhe intensiteti i dritës së incidentit maten nga kunja e daljes së tensionit të panelit diellor, sensori i temperaturës LM-35 dhe sensori LDR respektivisht. Kunja e daljes së tensionit të panelit diellor, sensori i temperaturës LM-35 dhe sensori LDR janë të lidhur me kunjat e hyrjes analoge A1, A0 dhe A2 të Fotonit të Grimcave.

Parametrat përkatës maten duke ndjerë tensionin analog në kunjat përkatëse. Tensioni analog i ndjerë në kunjat përkatëse shndërrohet në vlera dixhitale duke përdorur kanale ADC të integruara. Foton Particle ka kanale ADC 12-bit. Pra, vlerat e digjitalizuara mund të shkojnë nga 0 në 4095. Këtu, supozohet se rrjeti rezistues që ndërlidh sensorin LDR me pinin e kontrolluesit është kalibruar për të treguar intensitetin e dritës me proporcionalitet të drejtpërdrejtë.

LM-35 IC nuk kërkon ndonjë kalibrim ose zvogëlim të jashtëm për të siguruar saktësi tipike ± 0.25 ° C në temperaturën e dhomës dhe ± 0.75 ° C në intervalin e temperaturës nga -55 ° C në 150 ° C. Në kushte normale, temperatura e matur nga sensori nuk do të tejkalojë ose zvogëlojë gamën e funksionimit të sensorit. Me zvogëlimin dhe kalibrimin në nivelin e meshës, sigurohet përdorimi i sensorit me kosto më të ulët. Për shkak të rezistencës së ulët të daljes, daljes lineare dhe kalibrimit të saktë të qenësishëm të LM-35, ndërfaqja e sensorit me një qark kontrolli është e lehtë. Ndërsa pajisja LM-35 tërheq vetëm 60 uA nga furnizimi, ajo ka vetë-ngrohje shumë të ulët prej më pak se 0.1 ° C në ajër të qetë. Në mënyrë tipike në intervalin e temperaturës nga -55 ° C në 150 ° C, prodhimi i tensionit të sensorit rritet me 10 mV për gradë Celsius. Dalja e tensionit të sensorit jepet nga formula e mëposhtme

Vout = 10 mV/° C*T

ku, Vout = Dalja e tensionit të sensorit

T = Temperatura në gradë Celsius Pra, T (në ° C) = Vout/10 mV

T (në ° C) = Vout (në V)*100

Nëse VDD supozohet të jetë 3.3 V, leximi analog lidhet me tensionin e ndjerë mbi gamën 12-bit sipas formulës së mëposhtme

Vout = (3.3/4095)*Analog-Lexim

Pra, temperatura në gradë Celsius mund të jepet nga formula e mëposhtme

T (në ° C) = Vout (në V)*100

T (në ° C) = (3.3/4095) *Lexim Analog *100

Pra, temperatura mund të matet drejtpërdrejt duke ndjerë daljen e tensionit analog nga sensori. Funksioni analogRead () përdoret për të lexuar tensionin analog në kunjin e kontrolluesit. Tensioni i daljes së panelit diellor duhet të jetë zakonisht 3 V i cili mund të ndihet drejtpërdrejt nga Fotoni i Grimcave. Fotoni i grimcave mund të ndiejë drejtpërdrejt tension deri në 3.3 V. Për digjitalizimin e tensionit analog të ndjerë, ai përsëri i referohet së brendshmi VDD. Leximi i digjitalizuar i tensionit shkallëzohet në rangun 12-bit, pra nga 0 në 4095. Pra

Vout = (3.3/4095)*Analog-Lexim

Të dhënat e sensorit të lexuar shfaqen së pari në ekranin LCD dhe më pas kalohen në Cloud Particle përmes lidhjes Wi-Fi. Përdoruesi duhet të identifikohet në llogarinë e regjistruar të Particle në mënyrë që të shikojë vlerat e sensorit të lexuar. Platforma lejon lidhjen me një bord nga llogaria e regjistruar. Përdoruesi mund të monitorojë të dhënat e marra të sensorit në kohë reale dhe gjithashtu mund të regjistrojë të dhënat.

Hapi 5: Lidhjet dhe Diagrami i Qarkut

Foton ==> LCD

D6 ==> RS

D5 ==> Aktivizo

D3 ==> DB4

D2 ==> DB5

D1 ==> DB6

D0 ==> DB7

Foton ==> LM-35

A0 ==> Jashtë

Foton ==> LDR

A2 ==> Vcc

Foton ==> Pllakë diellore

A1 ==> Vcc

Hapi 6: Rezultati