Partikül Photon istifadə edərək Günəş Paneli Monitorinqi: 7 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Layihənin məqsədi günəş panellərinin səmərəliliyini artırmaqdır. Layihə, günəş qurğusunun işini, monitorinqini və saxlanmasını artırmaq üçün günəş fotovoltaik enerji istehsalına nəzarət etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Bu layihədə, foton hissəcikləri sırasıyla güc çıxışını, temperaturu və düşən işığın intensivliyini izləmək üçün günəş panelinin gərginlik çıxış pimi, LM-35 temperatur sensoru və LDR sensoru ilə əlaqələndirilir. Ölçülən parametrlərin real vaxt rejimində göstərilməsi üçün hissəcik fotonu ilə bir xarakterli LCD də əlaqələndirilir. Photon yalnız ölçülmüş parametrləri LCD ekranda əks etdirmir, həm də ölçülmüş dəyərləri real vaxt məlumatlarına baxmaq üçün bulud serverinə göndərir.

Addım 1: Komponent tələb olunur

• Partikül Foton 20 dollar
• 16x2 LCD 3 dollar
• Günəş lövhəsi 4 dollar
• LM-35 temperatur sensoru 2 dollar
• LDR 1 dollar
• Çörək lövhəsi 4 dollar
• Jumper telləri 3 dollardır

Avadanlıqların ümumi dəyəri təxminən 40 dollardır.

Addım 2: Avadanlıq

1. Foton hissəcikləri

Photon, Particle platformasında mövcud olan məşhur bir IoT lövhəsidir. Lövhədə STM32F205 120Mhz ARM Cortex M3 mikro nəzarətçi var və 1 MB flaş yaddaş, 128 Kb RAM və 18 qarışıq siqnal ümumi təyinatlı giriş çıxışı (GPIO) inkişaf etmiş ətraf qurğulara malikdir. Modulda, Wi-Fi bağlantısı üçün bort Cypress BCM43362 Wi-Fi çipi və Bluetooth üçün tək bantlı 2.4GHz IEEE 802.11b/g/n var. Lövhədə 2 SPI, bir I2S, bir I2C, bir CAN və bir USB interfeysi var.

Qeyd etmək lazımdır ki, 3V3 analoq sensorlar üçün istifadə olunan süzgəcli çıxışdır. Bu pin, bort tənzimləyicisinin çıxışıdır və daxili olaraq Wi-Fi modulunun VDD-nə qoşulub. Fotonu VIN və ya USB portu ilə gücləndirərkən, bu pin 3.3VDC gərginlik çıxaracaq. Bu pin, Photon -a birbaşa güc vermək üçün də istifadə edilə bilər (maksimum giriş 3.3VDC). Çıxış olaraq istifadə edildikdə, 3V3 üzərindəki maksimum yük 100mA -dır. PWM siqnalları 8 bitlik bir qətnaməyə malikdir və 500 Hz tezliyində işləyir.

2. 16X2 xarakterli LCD

Ölçülmüş parametrlərin dəyərlərini göstərmək üçün 16X2 LCD displey istifadə olunur. D4 -dən D7 -ə qədər məlumat pinlərini hissəcik lövhəsinin D0 -dan D3 -ə qədər bağlayaraq Partikül Fotonuna bağlanır. LCD -nin E və RS sancaqları, hissəcik lövhəsinin D5 və D6 sancaqlarına bağlanır. LCD -nin R/W pimi topraklıdır.

3. LDR sensoru (Fotoresistor)

LDR və ya işığa bağlı olan rezistor, foto rezistor, fotosel, fotokondüktör kimi də tanınır. Müqaviməti səthinə düşən işığın miqdarından asılı olaraq dəyişən bir növ rezistordur. İşıq rezistora düşəndə müqavimət dəyişir. Bu rezistorlar tez -tez işığın varlığını hiss etmək lazım olduğu bir çox dövrədə istifadə olunur. Bu rezistorlar müxtəlif funksiyalara və müqavimətə malikdir. Məsələn, LDR qaranlıqda olduqda, bir işığı açmaq və ya işığda olduqda bir işığı söndürmək üçün istifadə edilə bilər. Tipik bir işığa bağlı rezistor 1MOhm qaranlıqda, parlaqlıqda isə bir neçə KOhm müqavimətə malikdir.

LDR -nin iş prinsipi

Bu rezistor foto keçiricilik prinsipi üzərində işləyir. İşıq səthinə düşdükdə, material keçiriciliyi azalır və cihazın valentlik bandındakı elektronlar da ötürmə zolağına həyəcan verir. Hadisə işığında olan fotonların enerjisi yarıkeçirici materialın bant boşluğundan daha böyük olmalıdır, bu da elektronların valentlik zolağından keçiriciliyə keçməsini təmin edir. LDR qaranlıq yerdə saxlanıldığında müqaviməti yüksək olur və LDR işıqda saxlanıldıqda müqaviməti azalacaq. LDR sensoru, düşən işığın intensivliyini ölçmək üçün istifadə olunur. İşıq intensivliyi Lux ilə ifadə edilir. Sensor, Particle Photon A2 pininə bağlıdır. Sensor potensial bölücü dövrə bağlıdır. LDR, quraşdırılmış ADC tərəfindən rəqəmsal oxunuşa çevrilən analoq bir gərginlik təmin edir.

4. LM-35 temperatur sensoru

LM35, temperaturu (oC ilə) mütənasib olaraq dəqiq bir IC temperatur sensoru. İşləmə temperaturu aralığı -55 ° C ilə 150 ° C arasındadır. Çıxış gərginliyi ətraf mühit istiliyinin hər oC yüksəlməsinə/ düşməsinə cavab olaraq 10mV dəyişir, yəni miqyası faktoru 0.01V/ oC -dir. Sensorun üç sancağı var - VCC, Analogout və Ground. LM35 -in Aout pimi, hissəcik fotonun A0 analoq giriş pininə bağlıdır. VCC və torpaq ümumi VCC və Toprağa bağlıdır.

Xüsusiyyətləri

Birbaşa Selsi dərəcəsində (santigrat) kalibrlənir

10.0 mV/° C miqyasında əmsalda xətti

• 0.5 ° C dəqiqliyə zəmanət verilir (a25 ° C-də)
• Tam -55 ° C ilə 150 ° C aralığında qiymətləndirilmişdir
• 4 ilə 30 volt arasında işləyir
• 60 mA -dan az cərəyan axını
• Öz-özünə aşağı istilik, 0,08 ° C hava axıtmaq
• Xətti olmayan yalnız 0.25 ° C tipikdir
• Aşağı empedans çıxışı, 1 mA yük üçün 0,1Ω

5. Günəş Paneli

Günəş panelləri işığı elektrik enerjisinə çevirən qurğulardır. Astronomların günəşə və günəş işığına istinad etmək üçün istifadə etdikləri 'Sol' sözündən "günəş panelləri" adını aldılar. Bunlara fotovoltaik "işıq-elektrik" mənasını verən fotovoltaik panellər də deyilir. Günəş enerjisinin elektrik enerjisinə çevrilməsi fenomeninə fotovoltaik təsir deyilir. Bu təsir günəş enerjisinə məruz qaldıqda çıxışda gərginlik və cərəyan yaradır. Layihədə 3 Voltluq Günəş paneli istifadə olunur. Günəş paneli bir neçə günəş batareyası və ya fotovoltaik dioddan ibarətdir. Bu günəş hüceyrələri P-N qovşağı diodudur və günəş işığı olduqda elektrik siqnalı yarada bilirlər. Günəş işığına məruz qaldıqda, bu günəş paneli terminallarında 3,3 V DC gərginlik çıxışı yaradır. Bu panel maksimum çıxış gücü 0,72 Vt və minimum çıxış gücü 0,6 Vatt ola bilər. Maksimum şarj cərəyanı 220 mA, minimum şarj cərəyanı isə 200 mA -dır. Panelin iki terminalı var - VCC və Ground. Gərginlik çıxışı VCC pinindən alınır. Günəş panelindən çıxan gücün ölçülməsi üçün gərginlik çıxış pimi, Particle Photon -un analog giriş pininə A1 bağlıdır.

Addım 3: Proqram təminatı

Parça veb IDE

Hər hansı bir Photon üçün proqram kodunu yazmaq üçün, geliştiricinin Particle veb saytında bir hesab yaratması və Photon lövhəsini istifadəçi hesabı ilə qeyd etməsi lazımdır. Proqram kodu daha sonra Particle veb saytında Web IDE -ə yazıla bilər və internet üzərindən qeydiyyatdan keçmiş fotona köçürülə bilər. Burada seçilmiş Partikül lövhəsi, Photon, açılıb Partikülün bulud xidmətinə qoşulsa, kod internet bağlantısı vasitəsi ilə seçilmiş lövhəyə yandırılır və lövhə köçürülən koda uyğun olaraq işə başlayır. İnternet üzərindən idarəetmə lövhəsi üçün HTTP POST metodundan istifadə edərək məlumatları lövhəyə göndərmək üçün Ajax və Jquery -dən istifadə edən bir veb səhifəsi hazırlanmışdır. Veb səhifə lövhəni bir cihaz identifikatoru ilə tanıyır və bir giriş əlaməti ilə Partikülün Bulud Xidmətinə qoşulur.

Fotonu İnternetə necə bağlamaq olar

1. Cihazınızı gücləndirin

• USB kabelini enerji mənbəyinizə qoşun.
• Qoşulduqdan sonra cihazınızdakı RGB LED mavi yanıb -sönməyə başlamalıdır. Cihazınız mavi yanıb -sönmürsə, SETUP düyməsini basıb saxlayın. Cihazınız ümumiyyətlə yanıp sönmürsə və ya LED sönük yanırsa narıncı rəng, kifayət qədər güc almaya bilər. Güc mənbəyinizi və ya USB kabelinizi dəyişdirməyə çalışın.

2. Fotonunuzu İnternetə qoşun Veb tətbiqindən və ya mobil tətbiqdən istifadə etməyin iki yolu var

a. Veb tətbiqindən istifadə

• Addım 1 setup.particle.io ünvanına gedin
• Addım 2 Photon qurmaq üçün vurun
• Addım 3 NEXT -ə tıklandıqdan sonra sizə bir fayl təqdim edilməlidir (photonsetup.html)
• Addım 4 Dosyanı açın.
• Addım 5 Dosyanı açdıqdan sonra PHOTON adlı şəbəkəyə qoşularaq kompüterinizi Photon -a qoşun.
• Addım 6 Wi-Fi etimadnamənizi konfiqurasiya edin. Qeyd: etimadnamənizi səhv yazmısınızsa, Photon tünd mavi və ya yaşıl yanıb-sönəcək. Prosesdən yenidən keçməlisiniz (səhifəni yeniləyərək və ya prosesin təkrar hissəsini tıklayaraq)
• Addım 7 Cihazınızın adını dəyişdirin. Cihazın iddia edildiyinə və ya edilmədiyinə dair bir təsdiq də görəcəksiniz.

b. Smartfondan istifadə

• Telefonunuzdakı proqramı açın. Əgər yoxdursa, Particle ilə hesaba daxil olun və ya qeydiyyatdan keçin.
• Girişdən sonra artı simgesini basın və əlavə etmək istədiyiniz cihazı seçin. Sonra cihazınızı Wi-Fi-ya bağlamaq üçün ekrandakı təlimatları izləyin.

Photon -unuz ilk dəfə əlaqə qurursa, yeniləmələri yükləyərkən bir neçə dəqiqə bənövşəyi rəngdə yanıb -sönəcək. Photon bir neçə dəfə yenidən başladıqda internet bağlantınızdan asılı olaraq yeniləmələrin tamamlanması 6-12 dəqiqə çəkə bilər. Bu müddət ərzində Photon cihazınızı yenidən başlatmayın və ya ayırmayın. Bunu etsəniz, cihazınızı düzəltmək üçün bu təlimatı izləməyiniz lazım ola bilər.

Cihazınızı bağladıqdan sonra bu şəbəkəni öyrəndi. Cihazınız beş şəbəkəyə qədər saxlaya bilər. İlk qurduqdan sonra yeni bir şəbəkə əlavə etmək üçün cihazınızı yenidən Dinləmə rejiminə qoyub yuxarıdakı kimi davam edərdiniz. Cihazınızda çox şəbəkə olduğunu hiss edirsinizsə, öyrəndiyiniz Wi-Fi şəbəkələrinin cihaz yaddaşını silə bilərsiniz. Bütün profillərin silindiyinə işarə edərək, RGB LED -i mavi rəngdə sürətlə yanıb -sönənə qədər quraşdırma düyməsini 10 saniyə basıb saxlayın.

Rejimlər

• Cyan, fotonunuz İnternetə bağlıdır.
• Magenta, hazırda bir tətbiq yükləyir və ya firmware proqramını yeniləyir. Bu vəziyyət bir firmware yeniləməsi və ya Web IDE və ya Desktop IDE -dən kodun yanıb -sönməsi ilə baş verir. Photon'unuzu buluda ilk dəfə bağladığınızda bu rejimi görə bilərsiniz.
• Yaşıl, İnternetə qoşulmağa çalışır.
• Ağ, Wi-Fi modulu deaktivdir.

Web IDEParticle Build, veb brauzerinizdə işləyən, istifadəsi asan bir tətbiqdə proqram inkişaf etdirə biləcəyiniz deməkdir.

1. Quruluşu açmaq üçün hissəcik hesabınıza daxil olun və sonra şəkildə göstərildiyi kimi qurun.
2. Tıkladıqdan sonra belə bir konsolu görəcəksiniz.
3. Yeni bir tətbiq yaratmaq üçün yeni bir tətbiq yaradın.
4. Kitabxananı proqrama daxil etmək üçün kitabxanalar bölməsinə keçin, liquidcrystal axtarın və sonra kitabxana əlavə etmək istədiyiniz proqramı seçin. Mənim vəziyyətimdə solarpanelmonitorinqdir.
5. Proqramı yoxlamaq üçün. Doğrulamağa vurun.
6. Kodu yükləmək üçün flaşa vurun, ancaq bunu etməzdən əvvəl bir cihazı seçin. Birdən çox cihazınız varsa, hansı cihazın kodunu flash etməyi seçdiyinizə əmin olmalısınız. Naviqasiya panelinin sol alt hissəsindəki "Cihazlar" simgesini vurun, sonra cihazın üzərinə getdiyiniz zaman ulduz solda görünəcək. Yeniləmək istədiyiniz cihazı qurmaq üçün üzərinə vurun (yalnız bir cihazınız varsa görünməyəcək). Bir cihaz seçdikdən sonra onunla əlaqəli ulduz sarıya çevriləcək. (Yalnız bir cihazınız varsa, onu seçməyə ehtiyac yoxdur, davam edə bilərsiniz.

Addım 4: Dövrə necə işləyir

Dövrədə, LCD xarakterli interfeys üçün modulun 6 GPIO sancağı və LM-35 temperatur sensoru, Günəş Paneli və LDR sensoru ilə əlaqə qurmaq üçün üç analoq giriş pimi istifadə olunur.

Dövrə yığıldıqdan sonra günəş paneli ilə birlikdə yerləşdirməyə hazırdır. Günəş paneli elektrik enerjisini istehsal etməyə davam edərkən, cihaza bağlıdır. Cihaz, digər performansı artıran avadanlıqları idarə edən elektrik şəbəkəsindən təchiz edilmişdir. Cihaz işə salındıqdan sonra, LCD displeyində tətbiqin məqsədini göstərən bəzi ilkin mesajlar yanır. Panelin gücü, temperaturu və düşən işığın intensivliyi müvafiq olaraq günəş panelinin Gərginlik Çıxış pimi, LM-35 temperatur sensoru və LDR sensoru ilə ölçülür. Günəş panelinin, LM-35 temperatur sensörünün və LDR sensorunun Gərginlik Çıxış pimi, Partikül Fotonun A1, A0 və A2 analoq giriş pinlərinə bağlıdır.

Müvafiq parametrlər, müvafiq pinlərdə analoq gərginliyi hiss etməklə ölçülür. Müvafiq pinlərdə hiss edilən analoq gərginlik, quraşdırılmış ADC kanallarından istifadə edərək rəqəmsal dəyərlərə çevrilir. Particle Photon 12 bitlik ADC kanallarına malikdir. Beləliklə, rəqəmsal dəyərlər 0 ilə 4095 arasında dəyişə bilər. Burada, LDR sensorunun nəzarətçi pimi ilə əlaqəli müqavimətli şəbəkənin işığın intensivliyini birbaşa mütənasibliklə ifadə etmək üçün kalibr edildiyi güman edilir.

LM-35 IC, otaq temperaturunda ± 0,25 ° C və -55 ° C ilə 150 ° C arasında olan temperatur aralığında ± 0,75 ° C tipik dəqiqlik təmin etmək üçün heç bir xarici kalibrləmə və ya kəsmə tələb etmir. Normal şəraitdə, sensor tərəfindən ölçülən temperatur, sensorun işləmə diapazonunu aşmaz və ya geri çəkməz. Gofret səviyyəsində kəsmə və kalibrləmə ilə, daha aşağı qiymətə sensorun istifadəsi təmin edilir. Aşağı çıxış empedansı, xətti çıxış və LM-35-in dəqiq özünəməxsus kalibrlənməsi sayəsində sensorun idarəetmə sxeminə qoşulması asandır. LM-35 cihazı tədarükdən yalnız 60 uA çəkdiyindən, havada 0,1 ° C-dən aşağı olan çox aşağı özünütənilişə malikdir. Tipik olaraq −55 ° C ilə 150 ° C arasındakı temperatur aralığında, sensorun gərginlik çıxışı Selsi dərəcə başına 10 mV artır. Sensorun gərginlik çıxışı aşağıdakı düsturlar ilə verilir

Vout = 10 mV/° C*T

burada, Vout = Sensorun gərginlik çıxışı

T = Selsi dərəcəsindəki temperatur Beləliklə, T (° C ilə) = Vout/10 mV

T (° C ilə) = Vout (V ilə)*100

VDD-nin 3.3 V olduğu qəbul edilərsə, analoq oxu aşağıdakı düsturla 12 bitlik diapazonda hiss olunan gərginliklə əlaqədardır.

Vout = (3.3/4095)*Analog-Oxu

Beləliklə, Selsi dərəcəsindəki temperatur aşağıdakı düsturlar ilə verilə bilər

T (° C ilə) = Vout (V ilə)*100

T (° C ilə) = (3.3/4095) *Analog-Oxu *100

Beləliklə, temperatur sensordan çıxan analoq gərginliyi hiss edərək birbaşa ölçülə bilər. AnalogRead () funksiyası nəzarətçi pinindəki analog gərginliyi oxumaq üçün istifadə olunur. Günəş panelinin gərginlik çıxışı adətən 3 V olmalıdır ki, bu da Partikül Foton tərəfindən birbaşa hiss oluna bilər. Hissəcik fotonu 3,3 V -a qədər olan gərginliyi birbaşa hiss edə bilər. Hiss olunan analoq gərginliyin rəqəmsallaşdırılması üçün yenidən daxildə VDD -yə istinad edilir. Rəqəmsal gərginlik oxunuşu 12 bit aralığında, yəni 0 ilə 4095 arasında ölçülür. Beləliklə

Vout = (3.3/4095)*Analog-Oxu

Oxunan sensor məlumatları əvvəlcə LCD displeydə göstərilir və sonra Wi-Fi bağlantısı vasitəsi ilə Partikül Buluduna ötürülür. İstifadəçinin oxunan sensor dəyərlərinə baxmaq üçün Parçacığın qeydiyyatdan keçmiş hesabına daxil olması lazımdır. Platforma, qeydiyyatdan keçmiş hesabdan bir lövhəyə qoşulmağa imkan verir. İstifadəçi alınan sensor məlumatlarını real vaxtda izləyə bilər və məlumatları da qeyd edə bilər.

Addım 5: Bağlantılar və dövrə diaqramı

Foton ==> LCD

D6 ==> RS

D5 ==> Aktiv et

D3 ==> DB4

D2 ==> DB5

D1 ==> DB6

D0 ==> DB7

Foton ==> LM-35

A0 ==> Aut

Photon ==> LDR

A2 ==> Vcc

Foton ==> Günəş plitəsi

A1 ==> Vcc

Addım 6: Nəticə