Acquisition de données en temps réel d'un panneau solaire à l'aide d'Arduino
Composants et fournitures
 | | × | 1 | |
| | Panneau PV électrique Imp TDC-M20-36 |
| × | 1 | |
| | Module de capteur de tension Adafruit B25 0 à 25V |
| × | 1 | |
| | Capteur de courant continu analogique Adafruit INA169 |
| × | 1 | |
| | Rhéostat Imp électrique 330 Ohms |
| × | 1 | |
À propos de ce projet
Ce projet propose un moyen peu coûteux d'instrumentation virtuelle pour la surveillance en temps réel des caractéristiques des panneaux photovoltaïques telles que la tension, le courant et la puissance. La conception du système est basée sur une carte d'acquisition Arduino à faible coût. L'acquisition est effectuée via des capteurs de courant et de tension à faible coût, et les données sont présentées dans Excel à l'aide de la macro d'acquisition de données PLX-DAQ.
La structure de l'équipement utilisé est illustrée dans la figure ci-dessous. Le courant et la tension PV sont obtenus grâce aux capteurs de courant et de tension. La sortie des deux capteurs est ensuite transmise au microcontrôleur de la carte Arduino UNO. Pendant le processus d'acquisition, les données obtenues sont stockées et tracées en temps réel dans la feuille de calcul Excel.
Ce projet est lié à ceci document de recherche .
Explication vidéo :
Code
- Acquisition de données en temps réel d'un panneau solaire à l'aide d'Arduino et d'Excel
Acquisition de données en temps réel du panneau solaire à l'aide d'Arduino et d'ExcelArduino
Le code de programme intégré dans la carte Arduino UNO, qui permet d'acquérir les données mesurées du panneau PV à partir des capteurs et de les envoyer à une feuille de calcul PLX-DAQ, est présenté comme suit/********** ******************************************************** ******************* Aboubakr El Hammoumi****************************** **************************************************//* ******************************************************** *************************** PROJET :Instrumentation des caractéristiques des panneaux photovoltaïques Fonction :Acquisition des données en temps réel du panneau solaire à l'aide d'Arduino et d'Excel ** ******************************************************** ************************** * * Rédigé par :Aboubakr El Hammoumi Date :04/05/2018 * * Email :aboubakr.elhammoumi@usmba .ac.ma ************************************************** ********************************/*fonction d'initialisation*/void setup() {//serial connection setup// ouvre le port série, définit le débit de données à 9600 bpsSerial.begin (9600); // effacer toutes les données qui ont été placées dans déjàSerial.println("CLEARDATA");//définir les en-têtes de colonnes (commande PLX-DAQ)Serial.println("LABEL,t,voltage,current,power");}/*le code principal*/void loop() {//mesure de la tension à l'aide du capteur de tension "B25 0 à 25V"//mesure du courant à l'aide du capteur de courant "INA169"//lecture du courant et de la tension à partir des capteursTension flottante =analogRead(A0)*5*5.0/1023 ; //Tension du panneau PVFloat current =analogRead(A1)*5.0/1023 ; //courant du panneau PVfloat power =voltage*current; //Puissance du panneau PV//permet au port série d'envoyer des données à Excel en temps réelSerial.print("DATA,TIME,"); // PLX-DAQ commandSerial.print(voltage); // envoyer la tension au port sérieSerial.print(",");Serial.print(current); // envoie le courant au port sérieSerial.print(",");Serial.println(power); // envoie l'alimentation au port sériedelay(1000); //attendre 1s avant de répéter} Schémas
Le capteur de tension est mis en parallèle avec la charge. Tandis que le module capteur de courant est mis en série entre le côté positif du panneau PV et celui de la charge. 
La macro PLX-DAQ Excel est utilisée pour l'acquisition de données du microcontrôleur Arduino vers une feuille de calcul Excel. Nous n'avons qu'à le télécharger. Après l'installation, un dossier nommé "PLX-DAQ" sera automatiquement créé sur le PC dans lequel se trouve un raccourci nommé "PLX-DAQ Spreadsheet". Ensuite, pour établir la communication entre la carte et Excel, il suffit d'ouvrir le tableur et de définir les paramètres de connexion (Baud rate et port) dans la fenêtre PLX-DAQ. 
Le microcontrôleur de la carte Arduino obtient la tension et le courant de sortie du panneau photovoltaïque qui sont mesurés par des capteurs, puis calcule la sortie Puissance. Une fois la carte Arduino connectée à l'ordinateur via un câble USB, nous lançons la Macro PLX-DAQ Excel et en définissant dans la fenêtre PLX-DAQ après son affichage, le port série où la carte Arduino est connectée à l'ordinateur, et le Baud débit (9600 bits/s). Notez que le débit en bauds défini dans la fenêtre PLX-DAQ doit être le même que celui utilisé dans le code du programme intégré à la carte Arduino. Par la suite, après avoir cliqué sur « connecter », les données de sortie seront collectées et affichées en temps réel sur la feuille de calcul Excel. L'intensité lumineuse est pilotée en faisant varier manuellement une résistance variable entre 0 et 330 Ω (pour tracer les caractéristiques I-V et P-V). Un pyranomètre est également utilisé pour mesurer le rayonnement lumineux (si nécessaire !). Le microcontrôleur est programmé pour mesurer successivement à chaque seconde le courant PV, la tension et la puissance. 
Les caractéristiques I-V et P-V du panneau PV obtenues par notre instrumentation virtuelle sont présentées dans la figure ci-dessous. 
Les résultats d'un test similaire au précédent sont présentés dans la figure ci-dessous, tandis que la différence concerne le pas de temps entre chaque mesure, diminuant la taille du pas de 1 s à seulement 100 ms. Comme le montre cette figure, des oscillations sont apparues sur les courbes I-V et P-V en raison de l'imprécision des données obtenues par le système d'instruments mais avec une faible étendue. Cependant, une petite taille de pas conduit à obtenir un grand échantillon de mesures, et donc nous donne trop de résultats significatifs. En conséquence, un compromis entre la petite et la grande taille de pas est nécessaire. En règle générale, si vous souhaitez noter des changements précis dans les caractéristiques PV, il est recommandé d'utiliser une taille de pas plus petite. Si vous n'êtes pas préoccupé par les changements précis et que vous souhaitez exécuter le système d'instruments plus rapidement, utilisez une grande taille de pas. 
Les résultats d'un test de surveillance du courant, de la tension et de la puissance du panneau photovoltaïque sont présentés dans la figure ci-dessous. D'après les résultats expérimentaux, on peut voir que le panneau photovoltaïque a produit une puissance maximale de 17,07 W à "15h14min02s" lorsqu'une tension de 14,15 V et un courant de 1,20 A apparaissent. Par la suite, la puissance de sortie tend vers une valeur minimale de 822,2 mW lorsqu'il y a une tension de 18,23 V et un courant de 45,1 mA. Par conséquent, comme le présent système est utilisé comme un instrument virtuel pour acquérir les caractéristiques du panneau photovoltaïque dans les conditions de fonctionnement réelles, il peut également être utilisé sur des activités de surveillance périodique sur le terrain pour les systèmes photovoltaïques. 
