Monitoreo de energía solar con Raspberry Pi

Quiero medir la corriente y el voltaje de un conjunto de pequeños paneles solares (alrededor de 10V y 100mA pero aún no resueltos) usando una Raspberry Pi. Habrá entre 4 y 6 paneles.

Este proyecto deberá ejecutarse sin mucho mantenimiento durante un período de tiempo razonable. Debería ser parte de una exhibición interactiva de museo sobre energía solar.

Parte uno:

Voltaje: utilice un divisor de voltaje desde el terminal positivo.

Corriente: use una resistencia de 1 ohm y mida la caída de voltaje. Quiero usar un 1 ohmio para que no influya en la lectura según la cabeza u otros factores.

Plan:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

La segunda parte:

Dado que no hay ADC en el PI, me gustaría usar un MCP3008 en parte porque sé que es compatible con el PI y en parte porque está disponible en una versión SOIC y DIP. La versión final de esto será una PCB personalizada. Y tiene 8 canales, así que puedo conectar 4 paneles.

  1. ¿Habrá algún problema al agregar un segundo chip MCP3008 si necesito agregar más de 4 paneles? Nunca he hecho programación GPIO en un PI.

  2. ¿Hay una mejor manera de medir la corriente? También busqué usar un PMIC como el INA212-214-Q1 de Texas Instruments, pero parecía mucho más complicado que solo usar la resistencia de 1 ohm.

  3. ¿Hay algo que me estoy perdiendo?

Sin una carga en el panel solar, no habrá corriente. Su circuito no está completo.
Cierto: para medir la corriente de carga, debe conectar la resistencia de 1 ohmio a V+, luego conectar su carga al otro lado, luego medir el voltaje antes y después de la resistencia de 1 ohmio para encontrar su caída (y por lo tanto la corriente de carga) . @ 3120471, ¿puede encontrar una manera de demostrar una aplicación práctica para estos paneles? Eso satisfaría el requisito de carga para la detección de corriente.
Echa un vistazo a MCP3424. Es un ADC de 4 canales muy lento, pero de 18 bits. Lo estoy usando para propósitos similares.

Respuestas (2)

Su R1 está conectado a GND y no medirá nada. Probablemente quieras algo como esto:

imagen

Esto funcionará si no necesita que un extremo de la carga esté conectado a tierra. En ese caso, la resistencia de detección debe moverse al lado alto y necesita un circuito adicional.

El problema que veo con ese diseño es que la corriente total del panel no se ejecutará a través de la carga. Una parte pasará por el divisor de voltaje y otra parte por la carga. Si quiero medir la corriente total producida, no creo que funcione.
Puede aumentar R2 y R3 a aproximadamente 47k si no necesita un tiempo de muestra corto. Para resistencias aún más altas, use un búfer de voltaje (amplificador operacional con cortocircuito hacia afuera) después del divisor.
Gracias. Entiendo. Estoy planeando en este momento usar un pequeño ventilador de CC para la carga ya que la resistencia es bastante baja (en comparación con las resistencias de 20 o 40k). Entiendo que no tienen impedancia lineal ya que cambia según el voltaje aplicado y las rpm, pero creo que debería funcionar. Y sea una parte interesante de la pantalla, ya que es fácil ver que al aumentar la luz aumentan las rpm del ventilador.

Su circuito está mal, porque su resistencia de detección actual no va a ninguna parte.

Debería ser algo como esto.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esquema más legible:

ingrese la descripción de la imagen aquí

La salida de "sentido de corriente" de esto le dará la corriente total del panel solar (incluida la corriente del divisor de voltaje).

La salida de "detección de voltaje" le dará voltaje en carga, pero sin incluir la caída de voltaje en la resistencia de detección de corriente. Puede compensar esto en el software simplemente agregando voltajes de "Sensor de corriente" a "Sensor de voltaje".

Habrá una caída de 0,1 V en la resistencia de detección de corriente de 1 ohm a 100 mA, por lo que creo que la resistencia de 1 ohm está bien, pero las resistencias de 1 k en el divisor de voltaje podrían tener valores más altos, como 5 k.

También puede considerar usar ADC con una resolución más alta.

Estoy usando MCP3424 de 4 canales en modo de 14 bits para propósitos similares. Funciona bien con RPi, si necesita una biblioteca de Python para esto, solo pregunte.

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