Мониторинг солнечной энергии с Raspberry Pi

Я хочу измерить ток и напряжение от набора небольших солнечных панелей (около 10 В и 100 мА, но еще не установлено), используя Raspberry Pi. Будет от 4 до 6 панелей.

Этот проект должен будет работать без особого обслуживания в течение разумного периода времени. Он должен стать частью интерактивной музейной экспозиции, посвященной солнечной энергии.

Первая часть:

Напряжение: Используйте делитель напряжения от положительной клеммы.

Ток: Используйте резистор 1 Ом и измерьте падение напряжения. Я хочу использовать 1 Ом, чтобы он не влиял на показания, основанные на напоре или различных других факторах.

План:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Часть вторая:

Поскольку в PI нет АЦП, я хотел бы использовать MCP3008 отчасти потому, что я знаю, что он поддерживается PI, а отчасти потому, что он доступен в версиях SOIC и DIP. Окончательная версия этого будет кастомной печатной платой. И у него 8 каналов, так что я могу подключить 4 панели.

  1. Будут ли проблемы с добавлением второго чипа MCP3008, если мне нужно добавить более 4 панелей? Я никогда не программировал GPIO на PI.

  2. Есть ли лучший способ измерить ток? Я также рассматривал возможность использования PMIC, такого как INA212-214-Q1 от Texas Instruments, но это оказалось намного сложнее, чем просто использование резистора на 1 Ом.

  3. Есть ли что-то, что мне не хватает?

Без нагрузки на солнечную панель не будет тока. Ваша схема не завершена.
Верно - чтобы измерить ток нагрузки, вы должны подключить резистор 1 Ом к V+, затем подключить нагрузку к другой стороне, затем измерить напряжение до и после резистора 1 Ом, чтобы найти его падение (и, следовательно, ток нагрузки) . @ 3120471, можете ли вы найти способ продемонстрировать практическое применение этих панелей? Это удовлетворило бы требованиям нагрузки для измерения тока.
Взгляните на MCP3424. Это очень медленный, но 18-битный 4-канальный АЦП. Я использую его для аналогичных целей.

Ответы (2)

Ваш R1 подключен к GND и ничего не измеряет. Вы, вероятно, хотите что-то вроде этого:

изображение

Это будет работать, если вам не требуется, чтобы один конец нагрузки был подключен к земле. В этом случае чувствительный резистор должен быть перемещен на высокую сторону и требует дополнительной схемы.

Проблема, которую я вижу в этой конструкции, заключается в том, что общий ток от панели не будет проходить через нагрузку. Часть его пойдет через делитель напряжения, а часть через нагрузку. Если я хочу измерить общий производимый ток, я не думаю, что это сработает.
Вы можете увеличить R2 и R3 примерно до 47k, если вам не нужно короткое время выборки. Для еще более высоких сопротивлений используйте буфер напряжения (операционный усилитель с замыканием на выход) после делителя.
Спасибо. Я понимаю. На данный момент я планирую использовать небольшой вентилятор постоянного тока для нагрузки, поскольку сопротивление довольно низкое (по сравнению с резисторами 20 или 40 кОм). Я понимаю, что у них нет линейного импеданса, так как он меняется в зависимости от приложенного напряжения и оборотов, но я думаю, что это должно работать. И быть интересной частью дисплея, так как легко увидеть, что увеличение количества света увеличивает скорость вращения вентилятора.

Ваша схема неверна, потому что ваш токоизмерительный резистор никуда не делся.

Это должно быть что-то вроде этого.

введите описание изображения здесь

Более читаемая схема:

введите описание изображения здесь

Выход «Current sense» даст вам общий ток солнечной панели (включая ток делителя напряжения).

Выход «Voltage sense» даст вам напряжение на нагрузке, но не включая падение напряжения на токоизмерительном резисторе. Вы можете компенсировать это в программном обеспечении, просто добавив напряжения из «Токового измерения» в «Напряжение».

На токоизмерительном резисторе 1 Ом при 100 мА будет падение 0,1 В, поэтому я думаю, что резистор 1 Ом в порядке, но резисторы 1 кОм в делителе напряжения могут иметь более высокие значения, например 5 кОм.

Вы также можете рассмотреть возможность использования АЦП с более высоким разрешением.

Я использую 4-канальный MCP3424 в 14-битном режиме для аналогичных целей. Хорошо работает с RPi, если вам нужна для этого библиотека python — спрашивайте.

Мониторинг солнечной энергии с Raspberry Pi
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 2v