Monitorización en Tiempo Real de Panel Solar con Arduino: Sistema de Adquisición de Datos de Bajo Coste

Componentes y materiales

Herramientas y máquinas necesarias

• Parallax PLX-DAQ
• Arduino IDE

Sobre el proyecto

Este proyecto propone una forma de bajo coste de instrumentación virtual para monitorización en tiempo real de características del panel PV: voltaje, corriente y potencia. El diseño se basa en una placa de adquisición Arduino de bajo coste. La adquisición se hace mediante sensores de corriente y voltaje de bajo coste, y los datos se presentan en Excel usando la macro de adquisición de datos PLX-DAQ.

La estructura del equipo se muestra en la figura. La corriente y voltaje PV se obtienen a través de los sensores. La salida de ambos sensores se transmite al microcontrolador del Arduino UNO. Durante la adquisición, los datos se almacenan y grafican en tiempo real en la hoja de cálculo Excel.

Este proyecto está vinculado a este artículo de investigación.

Video explicativo:

Código

Adquisición de datos en tiempo real de panel solar usando Arduino y Excel

El código embebido en el Arduino UNO para adquirir datos medidos del panel PV desde sensores y enviarlos a hoja de cálculo PLX-DAQ:

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 Aboubakr El Hammoumi
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 PROJECT: Instrumentación de características de panel PV
 Function: Adquisición de datos en tiempo real de panel solar usando Arduino y Excel
 Written by: Aboubakr El Hammoumi
 Date: 04/05/2018
 Email: aboubakr.elhammoumi@usmba.ac.ma
******************************************************************************/

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("CLEARDATA");
  Serial.println("LABEL,t,voltage,current,power");
}

void loop() {
  float voltage = analogRead(A0) * 5 * 5.0 / 1023; // Voltaje panel PV
  float current = analogRead(A1) * 5.0 / 1023;      // Corriente panel PV
  float power = voltage * current;                  // Potencia panel PV
  Serial.print("DATA,TIME,");
  Serial.print(voltage);
  Serial.print(",");
  Serial.print(current);
  Serial.print(",");
  Serial.println(power);
  delay(1000);
}

Esquemáticos

El sensor de voltaje va en paralelo con la carga. El módulo sensor de corriente va en serie entre el positivo del panel PV y el de la carga.

La macro PLX-DAQ de Excel se usa para adquisición de datos del microcontrolador Arduino a hoja de cálculo Excel. Solo hay que descargarla. Tras instalar, se crea carpeta "PLX-DAQ" en el PC con acceso directo "PLX-DAQ Spreadsheet". Abre la hoja y define ajustes de conexión (Baud rate y puerto) en ventana PLX-DAQ.

El microcontrolador obtiene voltaje y corriente del panel PV medidos por sensores y calcula la potencia. Conecta Arduino por USB, lanza PLX-DAQ, define puerto serie y Baud rate (9600 bit/seg) en la ventana PLX-DAQ (debe coincidir con el código). Tras clic en "connect", los datos se recogen y muestran en tiempo real en Excel. La intensidad lumínica se varía manualmente con resistencia variable 0-330 Ω (para trazar características I-V y P-V). Un pirano también mide radiación (si se necesita). El microcontrolador mide cada segundo corriente, voltaje y potencia PV.

Las características I-V y P-V del panel PV obtenidas por nuestra instrumentación virtual se presentan en la figura.

Resultados de test similar pero reduciendo paso de 1s a 100ms. Aparecen oscilaciones en las curvas por inexactitud del sistema pero en poca medida. Paso pequeño da gran muestra de medidas y muchos resultados significativos. Se necesita compromiso entre paso pequeño y grande. Para cambios precisos en características PV, usa paso pequeño. Para sistema más rápido, usa paso grande.

Resultados de test de monitorización de corriente, voltaje y potencia del panel PV. El panel produjo potencia máxima de 17.07 W a las "15h14min02s" con 14.15 V y 1.20 A. Luego potencia tiende a mínimo 822.2 mW con 18.23 V y 45.1 mA. El sistema sirve como instrumento virtual para adquirir características PV en condiciones reales y para monitorización periódica en campo de sistemas PV.