用Arduino测量太阳辐射

描述

关于

有很多传感器可用于测量各种天气条件，如温度、湿度、光照强度等，但没有简单的传感器可用于测量太阳辐射量。这是因为太阳辐射很难测量，即使我们每天都能在皮肤上感受到它。

太阳辐照度是测量仪器波长范围内以电磁辐射形式从太阳接收到的单位面积功率。太阳波长的广泛范围是另一个难以测量的因素。

测量太阳辐射的仪器称为日射强度计。日射强度计的价格从 200 美元到 800 美元不等，甚至来自中国供应商，这使得普通爱好者无法获得它们。

我最近正在考虑为我的家购买太阳能电池板，并想知道它是否值得，因此想估计我住的地方可用的太阳能量。

我对购买日射强度计不感兴趣，所以我想我可以通过自己制作来节省一些钱并同时获得一些乐趣。

这就是我制作自己的便宜小工具的原因，它可以帮助估计太阳辐射量。它使用一些易于访问的组件和 Arduino 进行计算。我的大部分组件都是从Chinavasion获得的，但还有很多其他地方可以采购工具和设备，因为所有这些都是常见的。

设置

1. 你的太阳能电池应该有 2 根电线，一根接地（黑色），另一根带电（红色）。如果您有不同的颜色代码或无法区分它们，请使用万用表检查。将万用表的探头连接到两根线，如果显示的电压为正，则黑色万用表探头连接的线是接地线，而红色的是带电的，如果电压为负，则为另一种方式大约。

2. 通过我们选择的电阻器将太阳能电池的地线连接到 Arduino 地，并将 VCC 线连接到任何模拟引脚。对于这个项目，我们将使用模拟引脚 A0。电阻器对我们的计算非常重要，因为我们预计它会比电池的内阻大很多倍。

这就是我们现在所需要的。转到编码部分。太阳能电池通过将来自太阳的太阳能转化为电能来产生能量，来自太阳的能量（辐射和光能）越高。产生的电压越高。我们将使用这种直接的比例关系来估计太阳辐射。

将需要以下参数：

• Arduino 模拟参考电压 = 5V（您的板上可能不同）

• 太阳能电池的最大电压输出（这将根据您使用的太阳能电池板而有所不同，您必须检查以确认这一点，因为这对我们的计算非常重要，对于平均计算器太阳能电池，它约为 5V）。

• 太阳能电池的尺寸。您可以使用尺子（长度以及查找区域所需的任何参数）进行测量。

因此，我们将通过计算太阳能电池的功率并除以其面积来估算我们的太阳辐射。

• 功率 = pow (analogRead(A0), 2) / 电阻

• 面积 = 长度 * 宽度（假设我们有一个矩形）

• 太阳辐射=功率/面积

下面是示例代码：

/*------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
#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);
}
/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

正常一天的平均辐照度值范围为 150 至 300 W/M2。但这会因您所在的位置而异。在阳光明媚的日子或赤道附近地区，它可以高达 900。

要添加互联网功能，我们可以使用以太网屏蔽。我们不必进行任何其他新连接，只需将屏蔽安装在 Arduino 上并将引脚放置在屏蔽上的相应位置（即 Arduino 上的引脚 1 仍然是屏蔽上的引脚 1）