Бөлүкчөлөрдүн фотондорун колдонуу менен күн панелин көзөмөлдөө: 7 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Долбоордун максаты - күн батареяларынын натыйжалуулугун жогорулатуу. Долбоор күндүн фотоэлектрдик энергиясын өндүрүүнү көзөмөлдөө үчүн иштелип чыккан, күн станциясынын өндүрүмдүүлүгүн, мониторингин жана тейлөөсүн жакшыртуу.

Бул долбоордо фотон бөлүкчөлөрү күн панелинин чыңалуу чыгуучу пини, LM-35 температура сенсору жана LDR сенсорунун кубаттуулугун, температурасын жана түшкөн жарыктын интенсивдүүлүгүн көзөмөлдөө үчүн интерфейске киргизилген. ЖК белгиси да өлчөнгөн параметрлерди реалдуу убакытта көрсөтүү үчүн бөлүкчө фотонуна туташат. Фотон ченелген параметрлерди ЖК экранында гана көрсөтпөстөн, реалдуу убакытта маалыматтарды көрүү үчүн өлчөнгөн баалуулуктарды булут серверине жөнөтөт.

1 -кадам: Компонент талап кылынат

• Photon бөлүкчөсү $ 20
• 16x2 LCD 3 доллар
• Күн плитасы 4 доллар
• LM-35 температура сенсору 2 доллар
• LDR $ 1
• Breadboard $ 4
• Jumper зымдары $ 3

Аппараттын жалпы баасы 40 доллардын тегерегинде.

2 -кадам: Аппараттык

1. Фотоникалык бөлүкчөлөр

Photon - Particle платформасында жеткиликтүү болгон популярдуу IoT платасы. Тактада STM32F205 120Mhz ARM Cortex M3 микроконтроллери бар жана 1 МБ флеш -эс, 128 Кб оперативдүү RAM жана 18 аралаш сигналдын жалпы максаттуу киргизүү чыгышы (GPIO) өнүккөн перифериялык түзүлүштөрү бар. Модулда Wi-Fi туташуусу үчүн Cypress BCM43362 Wi-Fi чипи жана Bluetooth үчүн 2.4 ГГц IEEE 802.11b/g/n бар. Такта 2 SPI, бир I2S, бир I2C, бир CAN жана бир USB интерфейси менен жабдылган.

Бул 3V3 аналогдук сенсорлор үчүн колдонулган чыпкаланган чыгаруу экенин белгилей кетүү керек. Бул пин борттогу жөндөгүчтүн чыгышы жана Wi-Fi модулунун VDDсине ички туташуусу. Photonну VIN же USB порт аркылуу иштеткенде, бул пин 3.3VDC чыңалуусун чыгарат. Бул пин да Photon түздөн -түз (максималдуу киргизүү 3.3VDC) кубаттоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Чыгаруу катары колдонулганда, 3V3 боюнча максималдуу жүк 100mA болуп саналат. PWM сигналдары 8-битке ээ жана 500 Гц жыштыкта иштейт.

2. 16X2 Character LCD

16X2 ЖК дисплейи өлчөнгөн параметрлердин маанилерин көрсөтүү үчүн колдонулат. Бул Particle Photon менен D4 - D7 түйрөөчтөрүн D0 - D3 штепселдер тактасына туташтыруу аркылуу туташат. ЖКнын E жана RS төөнөгүчтөрү тийиштүү түрдө D5 жана D6 казыктарына туташтырылган. ЖКнын R/W пини жерге негизделген.

3. LDR сенсор (Photoresistor)

LDR же жарыкка көз каранды резистор фото резистор, фотоэлемент, фотоөткөргүч катары да белгилүү. Жарык каршылыкка түшкөндө каршылык өзгөрөт. Бул резисторлор көбүнчө жарыктын бар экенин сезүү керек болгон көптөгөн схемаларда колдонулат. Бул резисторлордун ар кандай функциялары жана каршылыгы бар. Мисалы, LDR караңгыда болсо, анда ал жарыкты күйгүзүү үчүн же жарыкта болгондо жарыкты өчүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Кадимки жарыкка көз каранды резистор караңгылыкта 1MOhm каршылыкта, ал эми жарыктыкта бир нече KOhm каршылыкта болот.

LDRнын иштөө принциби

Бул резистор фото өткөрүмдүүлүк принцибинде иштейт. Бул эч нерсе эмес, жарык анын бетине түшкөндө, материалдык өткөрүмдүүлүк азаят, ошондой эле аппараттын валенттик диапазонундагы электрондор өткөрүү тилкесине козголот. Бул жарыктын ичиндеги фотондор жарым өткөргүч материалдын диапазонунун ажырымынан чоң энергияга ээ болушу керек. Бул электрондорду валенттүүлүк зонасынан өткөрүүгө өткөрөт. Бул түзмөктөр жарыкка көз каранды, LDRге жарык түшкөндө каршылык төмөндөйт, LDR караңгы жерде кармалганда, анын каршылыгы жогору болот жана LDR жарыкта кармаганда анын каршылыгы төмөндөйт. LDR сенсору жарыктын интенсивдүүлүгүн өлчөө үчүн колдонулат. Жарыктын интенсивдүүлүгү Люкс менен көрсөтүлөт. Сенсор Particle Photon A2 пинине туташкан. Сенсор потенциалдуу бөлүүчү схемада туташкан. LDR аналогдук чыңалууну камсыз кылат, ал орнотулган ADC тарабынан санариптик окууга которулат.

4. LM-35 Температура сенсору

LM35 - бул тактык IC температурасы сенсору, анын чыгышы температурага пропорционалдуу (oC менен). Иштөө температурасынын диапазону -55 ° Сден 150 ° Сге чейин. Чыгуу чыңалуусу айлана -чөйрөнүн температурасынын ар бир oC жогорулашына/ төмөндөшүнө жооп катары 10мВга өзгөрөт, б.а., анын масштабдык коэффициенти 0.01V/ oC. Сенсордо үч казык бар - VCC, Analogout жана Ground. LM35тин Aout пини фотон бөлүкчөсүнүн А0 аналогдук кирүү пинине туташкан. VCC жана жер жалпы VCC жана Ground менен туташкан.

Өзгөчөлүктөрү

Түздөн -түз Цельсий градусында (Цельсий) калибрленген

10.0 мВ/° С масштабдуу факторунда сызыктуу

• 0.5 ° C тактыкка кепилдик бере алат (a25 ° Cде)
• Толук -55 ° Сден 150 ° Сге чейин бааланган
• 4төн 30 вольтко чейин иштейт
• 60 мАдан кем ток агымы
• Өзүн-өзү жылытуу төмөн, 0,08 ° C абаны тамызат
• Сызыктуу эмес болгону 0,25 ° C мүнөздүү
• Төмөн импеданс чыгаруу, 1 мА жүк үчүн 0.1Ω

5. Күн панели

Күн панелдери - жарыкты электр энергиясына айландыруучу түзүлүштөр. Алар "күн" панелдерин астрономдор күнгө жана күн нуруна шилтеме берүү үчүн колдонгон "Сол" сөзүнөн алышкан. Булар фотоэлектрдик панелдер деп да аталат, мында Фотовольтаик "жарык-электр" дегенди билдирет. Күн энергиясын электр энергиясына айлантуу кубулушун фотоэлектр эффекти деп аташат. Бул эффект күн энергиясынын таасири боюнча чыгууда чыңалууну жана токту жаратат. Долбоордо 3 Вольт күн панели колдонулат. Күн панели бир нече күн батареясынан же фотовольтаикалык диоддордон турат. Бул күн батареялары P-N бириктирүүчү диод болуп саналат жана алар күндүн жарыгынын алдында электр сигналын өндүрө алышат. Күндүн нуру тийгенде, бул күн панели анын терминалдарында 3,3 В туруктуу чыңалуусун чыгарат. Бул панелдин максималдуу кубаттуулугу 0,72 Ватт жана минималдуу чыгуу кубаттуулугу 0,6 Ватт болушу мүмкүн. Анын максималдуу кубаттоо агымы 220 мА, эң аз кубаттоо агымы 200 мА. Панелде эки терминал бар - VCC жана Ground. Чыңалуу чыгышы VCC пининен алынат. Чыңалуу чыккычы күн батареясынан чыккан кубаттуулукту өлчөө үчүн Particle Photon аналогдук кирүү пинине A1 туташкан.

3 -кадам: Программалык камсыздоо

Бөлүкчө веб IDE

Кандайдыр бир Photonго программанын кодун жазуу үчүн, иштеп чыгуучу Particle вебсайтында каттоо эсебин түзүшү жана Photon тактасын өзүнүн колдонуучу эсеби менен каттоосу керек. Программанын коду Web IDEге Particle веб -сайтында жазылып, интернет аркылуу катталган фотонго өткөрүлүп берилиши мүмкүн. Эгерде тандалган Бөлүк такта, Photon бул жерде, Бөлүкчөнүн булут кызматына туташкан болсо, анда код интернетке туташуу аркылуу тандалган тактага күйүп кетет жана такта которулган кодго ылайык иштей баштайт. Тактайларды интернет аркылуу көзөмөлдөө үчүн, HTTP POST методун колдонуп, маалыматтарды тактага жөнөтүү үчүн Ajax жана Jqueryди колдонгон веб -баракча иштелип чыккан. Веб -баракча тактаны түзмөктүн идентификатору аркылуу аныктайт жана жетүү белгиси аркылуу Бөлүкчөлөрдүн Булут Кызматына туташат.

Фотону интернетке кантип туташтыруу керек

1. Аспабыңызды кубаттаңыз

• USB кабелин кубат булагыңызга сайыңыз.
• Ал туташтырылгандан кийин, түзмөгүңүздөгү RGB LED көк түстө жаркырап башташы керек. Эгерде сиздин түзмөгүңүз көк түстө эмес болсо, SETUP баскычын басып туруңуз. кызгылт сары түс, ал жетиштүү күч ала албайт. Кубат булагыңызды же USB кабелин алмаштырып көрүңүз.

2. Фотону Интернетке туташтырыңыз Веб тиркемесин же мобилдик колдонмону колдонуунун эки жолу бар

а. Веб тиркемени колдонуу

• 1 -кадам setup.particle.ioго өтүңүз
• 2 -кадам Photon орнотууну чыкылдатыңыз
• 3 -кадам NEXT баскандан кийин, сизге файл көрсөтүлүшү керек (photonsetup.html)
• 4 -кадам Файлды ачыңыз.
• 5 -кадам Файлды ачкандан кийин, PHOTON аттуу тармакка туташуу менен компьютериңизди Photonго туташтырыңыз.
• 6-кадам Wi-Fi эсептик дайындарын конфигурациялаңыз. Эскертүү: Эгерде сиз ишеним грамотаңызды туура эмес терсеңиз, Photon кочкул көк же жашыл түстө жаркырайт. Сиз кайра процесстен өтүшүңүз керек (баракты жаңылоо же процесстин кайталоо бөлүгүн басуу менен)
• 7 -кадам Түзмөгүңүздүн атын өзгөртүү. Ошондой эле, түзмөккө доо коюлган же коюлган эмес, ырастоону көрөсүз.

б. Смартфонду колдонуу

• Телефонуңуздагы колдонмону ачыңыз. Кирүү же жок болсо, Particle менен каттоо эсебине катталуу.
• Киргенден кийин плюс сөлөкөтүн басып, кошкуңуз келген түзмөктү тандаңыз. Андан кийин түзмөгүңүздү Wi-Fiга туташтыруу үчүн экрандын көрсөтмөлөрүн аткарыңыз.

Эгерде бул сиздин Photon'уңуздун биринчи жолу туташуусу болсо, анда ал жаңыртууларды жүктөп жатканда бир нече мүнөттө кызгылт көк түстө күйөт. Жаңыртууну аягына чыгаруу үчүн 6-12 мүнөт талап кылынышы мүмкүн, бул интернет туташууңузга жараша, Photon процессте бир нече жолу кайра башталат. Бул убакта Photonду өчүрүп -күйгүзбөңүз. Эгер андай кылсаңыз, түзмөгүңүздү оңдоо үчүн бул көрсөтмөнү аткарышыңыз керек болот.

Түзмөгүңүздү туташтыргандан кийин, ал тармакты үйрөндү. Сиздин түзмөк беш тармакка чейин сактай алат. Баштапкы орнотуудан кийин жаңы тармакты кошуу үчүн, сиз түзмөгүңүздү кайра угуу режимине коюп, жогорудагыдай улантыңыз. Эгерде сизде түзмөгүңүздө өтө көп тармактар бар деп ойлосоңуз, анда ал үйрөнгөн Wi-Fi тармагынын түзмөгүнүн эстутумун тазалай аласыз. Сиз муну орнотуу баскычын 10 секунда RGB LED тез көк болуп күйүп -жанганга чейин улантып, бардык профилдер өчүрүлгөндүгүн билдире аласыз.

Режимдер

• Циан, сиздин Photon интернетке туташкан.
• Magenta, ал учурда колдонмону жүктөөдө же анын программасын жаңыртууда. Бул абал программалык камсыздоону жаңыртуудан же Web IDE же Desktop IDEден кодду жаркылдатуу менен ишке ашат. Бул режимди Photon'уңузду булутка биринчи жолу туташтырганыңызда көрүшүңүз мүмкүн.
• Green, бул интернетке туташууга аракет кылып жатат.
• Ак, Wi-Fi модулу өчүк.

Web IDEParticle Build-бул интеграцияланган өнүгүү чөйрөсү же IDE, бул сиздин веб-браузериңизде иштей турган, колдонууга оңой тиркемеде программалык камсыздоону иштеп чыгууну билдирет.

1. Курууну ачуу үчүн, бөлүкчө эсебиңизге кириңиз, андан кийин сүрөттө көрсөтүлгөндөй курууну чыкылдатыңыз.
2. Сиз баскандан кийин, сиз мындай консолун көрөсүз.
3. Жаңы жаратуу колдонмосун түзүү үчүн, жаңы колдонмо түзүүнү чыкылдатыңыз.
4. Китепкананы программага кошуу үчүн, китепканалар бөлүмүнө өтүңүз, suyuq кристалды издеңиз. Андан кийин китепкана кошкуңуз келген колдонмону тандаңыз. Менин учурда ал solarpanelmoning болуп саналат.
5. Программаны текшерүү үчүн. Текшерүүнү чыкылдатыңыз.
6. Кодду жүктөө үчүн флешти чыкылдатыңыз, бирок аны жасоодон мурун түзмөктү тандаңыз. Эгерде сизде бир нече түзмөк болсо, анда сиз флэш -кодуңузду түзмөгүңүздүн кайсынысын тандап алдыңыз. Навигация панелинин төмөнкү сол жагындагы "Түзмөктөр" сүрөтчөсүн чыкылдатыңыз, андан кийин түзмөктүн аталышынын үстүнө чыксаңыз, жылдыз сол тарапта пайда болот. Жаңыртууну каалаган түзмөгүңүздү орнотуу үчүн аны басыңыз (эгер сизде бир гана түзмөк болсо, ал көрүнбөйт). Түзмөктү тандагандан кийин, аны менен байланышкан жылдыз саргайып кетет. (Эгерде сизде бир гана түзмөк болсо, аны тандоонун кажети жок, улантсаңыз болот.

4 -кадам: Район кантип иштейт

Райондо, модулдун 6 GPIO төөнөгүчтөрү ЖК символдун интерфейси үчүн колдонулат жана LM-35 температура сенсорунун, Күн панелинин жана LDR сенсорунун интерфейси үчүн үч аналогдук кирүү казыгы колдонулат.

Район чогултулгандан кийин, ал күн панели менен бирге жайгаштырууга даяр. Күн панели электр энергиясын өндүрүүнү улантып жатканда, аппаратка тиркелет. Түзмөк башка иштөө жабдууларын башкаруучу электр тармагынан иштейт. Түзмөк күйгүзүлгөндөн кийин, анын LCD дисплейинде колдонмонун ниетин көрсөткөн кээ бир алгачкы билдирүүлөр жарк этет. Панелдин кубаттуулугу, температурасы жана жарыктын интенсивдүүлүгү күн панелинин Voltage Output пини, LM-35 температура сенсору жана LDR сенсору менен өлчөнөт. Күн панелинин, LM-35 температура сенсорунун жана LDR сенсорунун Чыңалуу Чыгуучу пини фотон бөлүкчөсүнүн A1, A0 жана A2 аналогдук кирүү казыктарына туташтырылган.

Тиешелүү параметрлер тиешелүү пиндердеги аналогдук чыңалууну сезүү менен өлчөнөт. Тиешелүү казыктарда сезилген аналогдук чыңалуу ADC каналдарынын жардамы менен санариптик баалуулуктарга айландырылат. Particle Photon 12-бит ADC каналдарына ээ. Ошентип, санариптештирилген маанилер 0дон 4095ке чейин өзгөрүшү мүмкүн. Бул жерде контролдоочу пин менен LDR сенсоруна каршылыгы бар тармактын пропорционалдуулугу боюнча жарыктын интенсивдүүлүгүн көрсөтүү үчүн калибрленген деп болжолдонот.

LM-35 IC бөлмө температурасында ± 0,25 ° C типтүү тактыкты камсыз кылуу үчүн эч кандай тышкы калибрлөөнү же кыркууну талап кылбайт жана -55 ° Cден 150 ° C чейин температура диапазонунда ± 0.75 ° C. Кадимки шарттарда, сенсор менен өлчөнгөн температура сенсордун иштөө чегинен ашпайт же артка кетпейт. Вафель деңгээлинде кыркуу жана калибрлөө менен, сенсордун арзан баада колдонулушу камсыздалат. Улам аз чыгаруу импеданс, сызыктуу чыгаруу, жана LM-35 так табигый калибрлөө үчүн, башкаруу схемасы үчүн сенсор Interfaceing жеңил болот. LM-35 түзмөгү берүүдөн 60 уАны гана алчу болгондуктан, абанын ичинде 0,1 ° Сден төмөн өзүн-өзү жылытуу абдан төмөн. Адатта -55 ° Сден 150 ° Сге чейинки температура диапазонунда сенсордун чыңалуусу Цельсий боюнча 10 мВ көбөйөт. Сенсордун чыңалуусу төмөнкү формулалар менен берилет

Vout = 10 mV/° C*T

мында, Vout = Сенсордун чыңалуусу

T = Цельсий градусундагы температура Ошентип, T (° C менен) = Vout/10 mV

T (° C менен) = Vout (V менен)*100

Эгерде VDD 3,3 В деп кабыл алынса, аналогдук окуу төмөнкү формула боюнча 12-бит диапазонунда сезилген чыңалууга байланыштуу

Vout = (3.3/4095)*Аналогдук окуу

Ошентип, Цельсий градусындагы температура төмөнкү формулалар менен берилиши мүмкүн

T (° C менен) = Vout (V менен)*100

T (° C менен) = (3.3/4095) *Аналогдук окуу *100

Ошентип, температураны сенсордон чыккан аналогдук чыңалууну сезүү менен түз өлчөөгө болот. AnalogRead () функциясы контролер пининдеги аналогдук чыңалууну окуу үчүн колдонулат. Күн панелинин чыңалуусу адатта 3 В болушу керек, аны Particle Photon түз сезе алат. Бөлүкчө фотону 3,3 В чейин чыңалууну сезе алат. Сезилген аналогдук чыңалууну санариптештирүү үчүн кайра VDDге шилтеме кылынат. Санариптештирилген чыңалуу көрсөткүчү 12 биттик диапазондо, башкача айтканда 0дон 4095ке чейин масштабдуу. Ошентип

Vout = (3.3/4095)*Аналогдук окуу

Окуу сенсорунун маалыматтары адегенде ЖК дисплейде көрсөтүлөт, андан кийин Wi-Fi байланышы аркылуу Бөлүкчөлөр Булутуна өткөрүлүп берилет. Колдонуучу окуу сенсорунун маанилерин көрүү үчүн Бөлүкчөнүн катталган эсебине кириши керек. Платформа катталган каттоо эсебинен тактага туташууга мүмкүнчүлүк берет. Колдонуучу реалдуу убакытта алынган сенсор маалыматтарды көзөмөлдөй алат, ошондой эле маалыматтарды жаздыра алат.

5 -кадам: Байланыштар жана Райондук диаграмма

Фотон ==> ЖК

D6 ==> RS

D5 ==> Иштетүү

D3 ==> DB4

D2 ==> DB5

D1 ==> DB6

D0 ==> DB7

Фотон ==> LM-35

A0 ==> Авто

Photon ==> LDR

A2 ==> Vcc

Фотон ==> Күн плитасы

A1 ==> Vcc

6 -кадам: Жыйынтык