Pemantauan Panel Surya Real-Time dengan Arduino: Sistem Akuisisi Data Hemat Biaya

Komponen dan Perlengkapan

• Arduino UNO – 1 unit
• Electric Imp TDC-M20-36 PV panel – 1 unit
• Adafruit B25 0 to 25V Voltage Sensor Module – 1 unit
• Adafruit INA169 Analog DC Current Sensor – 1 unit
• Electric Imp Rhéostat 330 Ohms – 1 unit

Alat dan Mesin yang Diperlukan

• Parallax PLX-DAQ
• Arduino IDE

Tentang Proyek Ini

Proyek ini menawarkan cara hemat biaya untuk instrumen virtual dalam pemantauan real-time karakteristik panel PV seperti tegangan, arus, dan daya. Desain sistem didasarkan pada papan akuisisi Arduino hemat biaya. Akuisisi dilakukan melalui sensor arus dan tegangan hemat biaya, dan data ditampilkan di Excel dengan menggunakan Macro akuisisi data PLX-DAQ.

Struktur peralatan yang digunakan ditunjukkan dalam Gambar di bawah ini. Arus dan tegangan PV diperoleh melalui sensor arus dan tegangan. Output dari kedua sensor kemudian ditransmisikan ke mikrokontroler papan Arduino UNO. Selama proses akuisisi, data yang diperoleh disimpan dan divisualisasikan secara real-time di lembar Excel.

Proyek ini terkait dengan makalah penelitian ini.

Video penjelasan:

Kode

Pemantauan data real-time panel surya menggunakan Arduino dan Excel

Kode program yang terembed dalam papan Arduino UNO, yang memungkinkan untuk mendapatkan data terukur panel PV dari sensor dan mengirimkannya ke Lembar PLX-DAQ, disajikan sebagai berikut:

/***************************************************************************** Aboubakr El Hammoumi *****************************************************************************/ /****************************************************************************** PROJECT : Instrumentation of PV panel characteristics Function : Real-time data acquisition of solar panel using Arduino and Excel ****************************************************************************** * * Written by : Aboubakr El Hammoumi Date : 04/05/2018 * * Email : aboubakr.elhammoumi@usmba.ac.ma ****************************************************************************** /*initialization function*/ void setup() { //serial connection setup //opens serial port, sets data rate to 9600 bps Serial.begin(9600); //clear all data that’s been place in already Serial.println("CLEARDATA"); //define the column headings (PLX-DAQ command) Serial.println("LABEL,t,voltage,current,power"); } /*the main code*/ void loop() { //measuring voltage using "B25 0 to 25V" Voltage Sensor //measuring current using "INA169" Current Sensor //reading of the current and voltage from sensors float voltage = analogRead(A0)*5*5.0/1023; //PV panel voltage float current = analogRead(A1)*5.0/1023; //PV panel current float power = voltage*current; //PV panel power //allows the serial port to send data to Excel in real-time Serial.print("DATA,TIME,"); // PLX-DAQ command Serial.print(voltage); //send the voltage to serial port Serial.print(","); Serial.print(current); //send the current to serial port Serial.print(","); Serial.println(power); //send the power to serial port delay(1000); //wait 1s before repeating } 

Skema Rangkaian

Sensor tegangan diletakan paralel dengan beban. Sedangkan modul sensor arus diletakan seri antara sisi positif panel PV dan beban.Macro Excel PLX-DAQ digunakan untuk akuisisi data dari mikrokontroler Arduino ke Lembar Excel. Kami hanya perlu mengunduhnya. Setelah instalasi, folder bernama "PLX-DAQ" akan secara otomatis dibuat di PC di mana ada pintasan bernama "PLX-DAQ Spreadsheet" di dalamnya. Kemudian, untuk membangun komunikasi antara papan dan Excel, kami hanya perlu membuka Spreadsheet dan menentukan pengaturan koneksi (kecepatan baud dan port) di jendela PLX-DAQ.Mikrokontroler papan Arduino mendapatkan output tegangan dan arus panel PV yang diukur oleh sensor lalu menghitung output daya. Setelah papan Arduino terhubung ke komputer melalui kabel USB, kami meluncurkan Macro Excel PLX-DAQ dan dengan menentukan di jendela PLX-DAQ setelah ditampilkan, port serial tempat papan Arduino terhubung ke komputer, dan kecepatan baud (9600 bit/sec). Perhatikan bahwa kecepatan baud yang ditentukan di jendela PLX-DAQ harus sama dengan yang digunakan dalam kode program yang terembed dalam papan Arduino. Kemudian, setelah mengklik "connect" data output akan dikumpulkan dan ditampilkan secara real-time di Lembar Excel. Intensitas cahaya diatur dengan mengubah secara manual resistansi variabel antara 0 dan 330 Ω (untuk melacak karakteristik I-V dan P-V). Sebuah pyranometer juga digunakan untuk mengukur radiasi cahaya (jika diperlukan!). Mikrokontroler diprogram untuk mengukur secara berturut-turut setiap detik arus, tegangan, dan daya PV.Karakteristik I-V dan P-V panel PV yang diperoleh oleh instrumen virtual kami disajikan dalam Gambar di bawah ini.Hasil uji yang serupa dengan yang sebelumnya ditunjukkan dalam Gambar di bawah ini, sementara perbedaannya terkait dengan langkah waktu antara setiap pengukuran, mengurangi ukuran langkah dari 1 detik menjadi hanya 100 ms. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar ini, osilasi telah muncul pada kurva I-V dan P-V karena ketidakakuratan data yang diperoleh oleh sistem instrumen tetapi dengan skala kecil. Namun, ukuran langkah kecil menghasilkan sampel pengukuran yang besar, dan sehingga memberi kita terlalu banyak hasil yang signifikan. Akibatnya, diperlukan kompromi antara ukuran langkah kecil dan besar. Secara umum, jika Anda ingin mencatat perubahan yang akurat dalam karakteristik PV, disarankan untuk menggunakan ukuran langkah yang lebih kecil. Jika Anda tidak khawatir tentang perubahan yang akurat dan ingin menjalankan sistem instrumen lebih cepat, gunakan ukuran langkah yang besar.Hasil tes pemantauan untuk arus, tegangan, dan daya panel PV disajikan dalam Gambar di bawah ini. Dari hasil eksperimen, terlihat bahwa panel PV menghasilkan daya maksimum 17.07 W pada "15h14min02s" saat tegangan 14.15 V dan arus 1.20 A muncul. Selanjutnya, output daya cenderung nilai minimum 822.2 mW saat ada tegangan 18.23 V dan arus 45.1 mA. Oleh karena itu, karena sistem saat ini digunakan sebagai instrumen virtual untuk akuisisi karakteristik panel PV dalam kondisi operasi nyata, sistem ini juga dapat digunakan untuk kegiatan pemantauan berkala di lapangan untuk sistem PV.