Как грамотно реализовать мониторинг напряжения и силы тока от солнечной панели?

Question

[Антон Пархоменко]

Доброго времени суток, товарищи.

Дано:
1. Солнечная панель (с максимальным выходным током в 2100 мА и выходной мощностью в 25 Вт; Выходное напряжение - 5 В). Данные параметры заявлены на сайте продавца и могут отличается от действительности.
2. плата разработки NodeMCU v2
3. Raspberry Pi 3 Model B+
4. Arduino Uno и кучка рассыпухи (резисторы, кондеры, транзисторы, диоды).

Что хочу сделать:
С помощью небольшого самодельного мультиметра на базе ардуино снимать показания (напряжение, силу тока) с солнечной панели в течение всего светового дня.
Показания сохранять в логи и передавать на сервер (в роли передатчика плата Node MCU, а в роли сервера - малинка), где по этим данным будут строиться графики.

Огромная просьба к вам - новичка, то есть меня, ткнуть носом в какую-нибудь тематическую литературу по данному вопросу. Как всё это грамотно реализовать.

Если данный алгоритм реализовать технически невозможно, существуют ли какие-нибудь подобные готовые инструменты?

Answer 1

[evgeniy_lm]

ткнуть носом в какую-нибудь тематическую литературу по данному вопросу

Тыкаю

С помощью небольшого самодельного мультиметра на базе ардуино снимать показания (напряжение, силу тока)

тыц , немного конкретнее тыц

Показания сохранять в логи и передавать на сервер

тыц, конкретнее тыц

Если данный алгоритм реализовать технически невозможно, существуют ли какие-нибудь подобные готовые инструменты?

Для технически грамотного человека все возможно. Готовые инструменты конечно же существуют 1, 2, .... Само собой это не наш путь.

Comments

[Антон Пархоменко]

Премного благодарен за ссылки!
Кстати, я тут прикинул головой: использовать Ардуино для такой задачи - слишком расточительно. Ведь можно сделать вольтметр/амперметр на базе АЦП, хотя бы на том же ICL7107CPLZ. Затем показания гнать на малинку через модуль esp8266.

Answer 2

[pfg21]

а что собственно смотреть хочешь ??
для учета потребления хватит и обычного измерителя мощности на входе потребителя.

в целях изучения делать мониторинг имхо бессмысленно.
ВАХ характеристика солнечной панели вполне известна.
собрать характеристики конкретной панели можно за день с помощью осцилографа с возможностью луча XY и запоминанием положения и лампочки с регулированием силы света.
получишь набор вот таких картинок. потом можешь экстраполировать на свои потребности.
вар2: подключить усб-осцилограф и получить тоже самое только уже на компе.

Comments

[Антон Пархоменко]

Смотреть хочу именно скачки напряжения и силы тока поминутно, исходя из количества света. Условно: солнце зашло за тучи, вольтаж снизился. Затем строить графики зависимости. Но это лишь в качестве образовательного эксперимента, не более.

[pfg21]

ток к.з. линейно зависит от падающего света.
напряжение х.х. сильно не зависит. график отношения напряжения хх от освещенности очень быстроо нарастает до значения 0,5 в на элемент и потом очень слабо увеличивается.
так что советую т перестать ориентировать на вольтаж.
солнечная панель работает как источник тока.

если тебе нужны исследования по освещенности то коротишь солнечную панель на резюк в 1 или 10 ом соответствующей мощности. и напряжение на нем будет пропорционально освещенности.
можешь мониторить освещенность.

выше описанным способом по графикам можно построить график зависимости мощности в точке MPPT от тока к.з. емнип она будет близка к квадратичной и пересчитать I к.з. в возможно получаемую мощность.

[Антон Пархоменко]

если тебе нужны исследования по освещенности то коротишь солнечную панель на резюк в 1 или 10 ом соответствующей мощности.

тут тоже загвоздка: 25 Вт это номинальная выходная мощность панели от производителя.
По факту, там два USB выхода. Значит, если 2.1 А * 5 В * 2 = 21 Вт. по 10.5 Вт на 1 разъем.
Но действительно ли панель выдает 2100 мА? Или это суммарное значение по двум USB? Если нет, то 1.05 А * 5 В * 2 = 10.5 Вт по двум выходам USB и тогда получаем 5.25 Вт на один выход. А это не может быть, так как заявлено всё таки 25 Вт.

Но выходное напряжение имеет всего 5 В. А если USB выходы объединить, то получаем 10 В при 2.1 А? Или всё таки 2.1 А на КАЖДЫЙ выход? Блин, походу я уже запутался.

[pfg21]

25 вт это мощность при определенном освещении. цифру не помню но это очень ярко, примерно как летом в полдень. т.е. если ее выставить в яркий полдень по 90 градусов она тебе выделит 25вт. а дальше зависит от качества преобразователя, китаезы могут поставит и меньше заявленного.
китайцы измерениями не парятся и считают по площади, т.е. примерно 1вт с квадратного дециметра или 100вт с кв. метра. можешь сам посчитать теоритическую мощность панели.
сама панель вырабатывает наверное 18 вольт mppt.
выходы усб объединить по напряжению нельзя т.к. земля у них общая.

[Антон Пархоменко]

pfg21, ладно, спасибо большое за помощь!) буду пробовать.

[pfg21]

Антон Пархоменко, ты лучше скажи что тебе надобно в итоге.

[Антон Пархоменко]

pfg21, в итоге это просто эксперимент для самообразования.
Имея на руках только малину, ардуино, nodemcu и солнечную панель с двумя повербанками, ничего лучше не смог придумать, как собирать показания с солнечной панели, отправлять логи на малину и там уже строить графики зависимости.
В дальнейшем есть идея для автономной метеостанции с питанием от солнечной панели (днем) и повербанка (ночью) с отправкой данных себе и на сервис народного мониторинга.

Answer 3

[d'Ivan]

Для интеграции с системами мониторинга требуется снять показания с датчиков в цифровом виде и отправлять их при помощи HTTP запросов.
Есть системы мониторинга в облачном сервисе типа DataDog, AWS CloudWatch. А можно и на своих серверных мощностях при помощи InfluxDB, Prometheus.

Comments

[Антон Пархоменко]

У меня из серверных мощностей только малинка. Хотя, как вариант, можно взять SD Card Shield и сохранять данные на флешку.

[d'Ivan]

Антон Пархоменко, на хостинге, разумеется.
Если использовать системы мониторинга, то можно значительно улучшить возможности отображения и контроля, настроить свои критерии для информирования о превышении заданных порогов значений, а также избавиться от ненужной разработки.
Я предлагаю периодически отправлять с малинки показания датчиков на сервер мониторинга.
Сохранять на флешку не имеет смысла - место быстро забьется. Проще сразу же отправлять по HTTP на сервер.

Answer 4

[geopunk]

Для логирования и визуализации можно использовать emoncms, как часть проекта openenergymonitor.org