Dispositif d'irradiation solaire (SID) : un capteur solaire basé sur Arduino : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Le dispositif d'irradiation solaire (SID) mesure la luminosité du soleil et est spécialement conçu pour être utilisé en classe. Ils sont construits à l'aide d'Arduinos, ce qui leur permet d'être créés par tout le monde, des collégiens aux adultes. Cette instructable a été produite par les enseignants 2017-2018 du programme QESST à l'ASU.

Étape 1: Rassemblez les fournitures

Analyse des coûts SID

1. Un Arduino (le nano a été utilisé pour ce projet) 19,99 $/5 = 4,00 $

2. Une planche à pain 3,99 $/6 = 0,66 $

3. Une résistance de 4,7K ohms 6,50$/100 = 0,07$

4. Une résistance de 2,2 ohms 4/100 $ = 0,04 $

5. 1 câble RCA à deux extrémités 6 $/3 = 2,00 $

6. Sonde de température 19,99 $/10 = 2,00 $

7. Un capteur solaire 1,40$/1 = 1,40$

8. Quatre (4) câbles de démarrage 6,99 $/130 = 0,22 $ (non disponibles pour le moment, mais d'autres options sont disponibles)

9. Fer à souder et soudure

10. Coupe-fil

Total 6,39 $

Afin de créer votre propre box (au lieu de l'imprimer en 3D), vous aurez également besoin de:

1. Boîte noire 9,08 $/10 = 0,91 $

2. Deux (2) entrées RCA femelles 8,99 $/30 $ = 0,30 $

3. Foret, foret de taille 6 et foret étagé

Total 1,21 $

Total cumulé 7,60 $

Étape 2: Construire votre cas

Étant donné que les élèves de la maternelle à la 12e année doivent utiliser ces capteurs, il est utile que tout le câblage soit enfermé dans une boîte. Un côté de la boîte a un trou plus grand pour l'alimentation de l'ordinateur, et l'autre a deux trous pour les entrées femelles RCA. Utilisez un foret de taille 6 pour percer les trous pour les entrées RCA et un foret étagé pour percer un trou pour l'alimentation de l'ordinateur. Votre planche à pain et Arduino doivent être confortablement branchés, il serait donc probablement sage de mesurer où les trous doivent être avant de les percer. Une fois cela fait, vous pouvez visser vos entrées RCA. Si vous choisissez de ne pas inclure de capteur de température dans ce projet, vous n'aurez besoin que d'une entrée RCA et pourrez percer en conséquence.

Votre Arduino doit être enfoncé dans la maquette, comme indiqué sur l'image. Les planches à pain utilisées dans ce projet ont un fond collant, donc après que la boîte a été percée, il peut être utile de coller la planche à pain sur la boîte pour aider à l'organisation.

Si vous avez accès à une imprimante 3D, vous pouvez également imprimer une boîte pour SID.

Étape 3: connectez vos fils aux entrées RCA

Connectez deux câbles de démarrage à chaque entrée RCA. Bien que ces fils puissent être soudés aux entrées, il est plus rapide et plus facile de simplement sertir le fil autour de l'entrée. Assurez-vous qu'aucun fil non recouvert ne se touche, sinon votre circuit pourrait être court-circuité. Dans ce cas, les fils jaune et bleu sont connectés à la terre, tandis que les fils rouge et vert sont connectés aux fils. Ces couleurs ne sont pas nécessaires pour la construction de l'appareil, mais permettent de voir plus facilement comment les fils sont connectés à l'Arduino.

Étape 4: préparez votre câble RCA

Coupez un câble RCA double face (mâle à mâle) en deux et dénudez environ un pouce de chaque côté du câble. Torsadez ensemble les fils extérieurs qui servent de conducteur, puis dénudez et torsadez ensemble les fils intérieurs qui constituent la terre (dans ces images, les fils de terre sont initialement entourés de fil blanc, bien que la couleur du revêtement dépende souvent de la couleur de le câble RCA). Faites cela pour les deux fils. Ceux-ci connecteront vos entrées RCA avec vos capteurs solaires et de température.

Étape 5: Construisez votre capteur solaire

Les panneaux utilisés dans ce processus sont peu coûteux, mais ont souvent des fils qui tombent facilement. C'est une bonne idée de fixer les fils avec un morceau de ruban isolant pour résoudre ce problème.

Dénudez un pouce de fil des fils du panneau solaire, qui sont dans ce cas jaune (positif) et marron (négatif). Torsadez l'extrémité d'une résistance de 2,2 ohms, le fil du câble RCA et l'extrémité positive du panneau (ici en jaune). Torsadez l'extrémité négative du panneau solaire (ici en marron), la masse du câble RCA (ici en blanc) et l'autre côté de la résistance. Notez que la résistance est en parallèle ici.

Soudez les fils du panneau et le câble RCA ensemble. L'appareil ne fonctionnera pas correctement si le fil conducteur et les fils de terre se croisent, utilisez donc du ruban isolant ou du thermorétractable pour entourer les fils.

Étape 6: câblez votre capteur solaire

Sur ce modèle, le capteur solaire est câblé pour l'entrée RCA femelle droite, qui comporte des câbles vert (fil) et bleu (masse). Bien que vous puissiez utiliser l'une ou l'autre entrée RCA, cela vous évitera d'avoir à croiser les fils du côté opposé de l'Arduino.

Branchez le câble plomb (ici en vert) sur la broche Arduino A5. Connectez votre fil de terre (ici en bleu) à la broche de terre (GND) du côté analogique (toutes les broches de ce côté de l'Arduino commencent par A).

Si vous avez terminé ce projet et que le capteur solaire lit 0 volt, essayez de changer vos fils de terre et de plomb. Si le capteur a été mal soudé, il peut être nécessaire de les changer.

Bien qu'il y ait une résistance dans ces images, vous n'avez pas besoin d'inclure une résistance si vous choisissez de ne pas inclure de capteur de température.

Étape 7: Construisez votre capteur de température

Étant donné que la tension de sortie des cellules solaires fluctue énormément avec la chaleur, un capteur de température est utile pour déterminer dans quelle mesure le capteur solaire peut fonctionner. Cependant, vous pouvez choisir de construire cet appareil sans la sonde de température, et il fonctionnera toujours assez bien comme capteur solaire.

Instructions relatives au thermomètre en option:

Dénudez un pouce de fil pour chacun des trois fils sortant de la sonde de température. Torsadez les fils jaune et rouge ensemble. Torsadez les fils noirs (terre) séparément. À l'aide de votre deuxième câble RCA, torsadez les fils noirs (terre) du capteur de température avec les fils blancs (terre) du câble RCA. Soudez ensemble et enveloppez avec du ruban électrique ou du thermorétractable. Torsadez les fils rouges et jaunes (conducteurs) de la sonde de température aux fils conducteurs du câble RCA. Souder et envelopper avec du ruban électrique ou thermorétractable.

Étape 8: câblez votre capteur de température

Instructions relatives au thermomètre en option:

Sur ce modèle, le capteur de température se trouve dans l'entrée RCA gauche, qui a des fils rouge (fil) et jaune (masse).

Pliez les côtés et connectez une résistance de 4,7 k ohms de la broche 5V à la broche D2 sur la planche à pain (vous verrez les étiquettes pour celles-ci sur l'Arduino, mais vous allez en fait brancher la résistance sur la planche à pain).

Connectez votre câble de masse (jaune) à la broche de masse (gnd) à côté de D2.

Sur la deuxième colonne de la broche D2, branchez le câble plomb (ici en rouge). Cette configuration permet au courant de traverser la résistance avant d'être lu par l'Arduino.

Étape 9: programmez votre Arduino

C'est le code utilisé dans ce projet. Il produit la tension en volts et la température en Celsius à l'aide du moniteur série. Si ce code ne fonctionne pas immédiatement, essayez de changer le fil et la terre de votre capteur solaire.

Vous devrez télécharger les bibliothèques Dallas Temperature (https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library) et One Wire (https://github.com/PaulStoffregen/OneWire) et les inclure dans votre programme arduino.

const int sunPin = A5; // connecteur à utiliser sur la carte Arduino

float sunValue = 0; //déclare la variable

float avgMeasure(int pin, float scale, int num) { analogRead(pin); //rejeter la première valeur delay(2); flottant x = 0; for (int count = 0; count < num; count++) { x = x + analogRead(pin); //délai(5); } x = x / nombre; retour (x * échelle); }

#include #include // Le fil de données est branché sur la broche 2 de l'Arduino #define ONE_WIRE_BUS 2 // Configurez une instance oneWire pour communiquer avec tous les périphériques OneWire // (pas seulement les circuits intégrés de température Maxim/Dallas) OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS); // Transmettez notre référence oneWire à Dallas Temperature. DallasCapteurs de température (&oneWire); void setup() { analogReference(INTERNAL); //utiliser la référence 1.1 V Serial.begin(115200); // communique à 115200. Plus rapide que la norme 9600 Serial.print("Voltage"); //Titre de la tension Serial.print(" "); //spacer Serial.print("Température"); //Titre du capteur de température

// Démarrez la bibliothèque sensor.begin();}

void loop() { sunValue = avgMeasure(sunPin, 1.0, 100); //Appelez le sous-programme pour prendre 100 mesures une moyenne sunValue = sunValue * 1.07422; // Convertit les comptes de l'Arduino en tension, car il y a 1024 comptes et 1,1 V. capteurs.requestTemperatures(); // Envoie la commande pour obtenir les températures Serial.println(""); //commencer une nouvelle ligne Serial.print(sunValue); //sort la tension Serial.print(" "); //spacer Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0)); // affiche le délai de température (1000); // lit les données une fois par seconde.

}