用Arduino測(cè)量太陽(yáng)輻射

描述

關(guān)于

有很多傳感器可用于測(cè)量各種天氣條件，如溫度、濕度、光照強(qiáng)度等，但沒(méi)有簡(jiǎn)單的傳感器可用于測(cè)量太陽(yáng)輻射量。這是因?yàn)樘?yáng)輻射很難測(cè)量，即使我們每天都能在皮膚上感受到它。

太陽(yáng)輻照度是測(cè)量?jī)x器波長(zhǎng)范圍內(nèi)以電磁輻射形式從太陽(yáng)接收到的單位面積功率。太陽(yáng)波長(zhǎng)的廣泛范圍是另一個(gè)難以測(cè)量的因素。

測(cè)量太陽(yáng)輻射的儀器稱為日射強(qiáng)度計(jì)。日射強(qiáng)度計(jì)的價(jià)格從 200 美元到 800 美元不等，甚至來(lái)自中國(guó)供應(yīng)商，這使得普通愛(ài)好者無(wú)法獲得它們。

我最近正在考慮為我的家購(gòu)買太陽(yáng)能電池板，并想知道它是否值得，因此想估計(jì)我住的地方可用的太陽(yáng)能量。

我對(duì)購(gòu)買日射強(qiáng)度計(jì)不感興趣，所以我想我可以通過(guò)自己制作來(lái)節(jié)省一些錢并同時(shí)獲得一些樂(lè)趣。

這就是我制作自己的便宜小工具的原因，它可以幫助估計(jì)太陽(yáng)輻射量。它使用一些易于訪問(wèn)的組件和 Arduino 進(jìn)行計(jì)算。我的大部分組件都是從Chinavasion獲得的，但還有很多其他地方可以采購(gòu)工具和設(shè)備，因?yàn)樗羞@些都是常見(jiàn)的。

設(shè)置

1. 你的太陽(yáng)能電池應(yīng)該有 2 根電線，一根接地（黑色），另一根帶電（紅色）。如果您有不同的顏色代碼或無(wú)法區(qū)分它們，請(qǐng)使用萬(wàn)用表檢查。將萬(wàn)用表的探頭連接到兩根線，如果顯示的電壓為正，則黑色萬(wàn)用表探頭連接的線是接地線，而紅色的是帶電的，如果電壓為負(fù)，則為另一種方式大約。

2. 通過(guò)我們選擇的電阻器將太陽(yáng)能電池的地線連接到 Arduino 地，并將 VCC 線連接到任何模擬引腳。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們將使用模擬引腳 A0。電阻器對(duì)我們的計(jì)算非常重要，因?yàn)槲覀冾A(yù)計(jì)它會(huì)比電池的內(nèi)阻大很多倍。

這就是我們現(xiàn)在所需要的。轉(zhuǎn)到編碼部分。太陽(yáng)能電池通過(guò)將來(lái)自太陽(yáng)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能來(lái)產(chǎn)生能量，來(lái)自太陽(yáng)的能量（輻射和光能）越高。產(chǎn)生的電壓越高。我們將使用這種直接的比例關(guān)系來(lái)估計(jì)太陽(yáng)輻射。

將需要以下參數(shù)：

• Arduino 模擬參考電壓 = 5V（您的板上可能不同）

• 太陽(yáng)能電池的最大電壓輸出（這將根據(jù)您使用的太陽(yáng)能電池板而有所不同，您必須檢查以確認(rèn)這一點(diǎn)，因?yàn)檫@對(duì)我們的計(jì)算非常重要，對(duì)于平均計(jì)算器太陽(yáng)能電池，它約為 5V）。

• 太陽(yáng)能電池的尺寸。您可以使用尺子（長(zhǎng)度以及查找區(qū)域所需的任何參數(shù)）進(jìn)行測(cè)量。

因此，我們將通過(guò)計(jì)算太陽(yáng)能電池的功率并除以其面積來(lái)估算我們的太陽(yáng)輻射。

• 功率 = pow (analogRead(A0), 2) / 電阻

• 面積 = 長(zhǎng)度 * 寬度（假設(shè)我們有一個(gè)矩形）

• 太陽(yáng)輻射=功率/面積

下面是示例代碼：

/*------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
#define ANALOG_PIN A0 // Analog pin
#define RESISTANCE 10 // Resistance in thousands of ohms
#define PANEL_LENGTH 60 // Length of solar cell in mm
#define PANEL_WIDTH 20 // Width of solar cell in mm
volatile float Area;
volatile float Power;
volatile float Radiation;
/*
* Main Setup function
*/
void setup() {
// Begin serial communication
Serial.begin(9600);
while(!Serial);
delay(100);
}
/*
* Main Setup function
*/
void loop() {
Area = PANEL_LENGTH * PANEL_WIDTH / (100*100); // we are dividing by 10000 get the area in square meters
Power = pow(analogRead( ANALOG_PIN ), 2) / RESISTANCE ; // Calculating power
Radiation = Power / Area;
char *msg; 
sprintf(msg, " The Solar Radiation is %f W/M2 ", Radiation); // Generating message to be printed 
Serial.println(msg);
delay(1000);
}
/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

正常一天的平均輻照度值范圍為 150 至 300 W/M2。但這會(huì)因您所在的位置而異。在陽(yáng)光明媚的日子或赤道附近地區(qū)，它可以高達(dá) 900。

要添加互聯(lián)網(wǎng)功能，我們可以使用以太網(wǎng)屏蔽。我們不必進(jìn)行任何其他新連接，只需將屏蔽安裝在 Arduino 上并將引腳放置在屏蔽上的相應(yīng)位置（即 Arduino 上的引腳 1 仍然是屏蔽上的引腳 1）