هنگامی که من در حال ساختن بوته های خورشیدی و سایر محصولات با انرژی خورشیدی هستم، اغلب سلول ها را از دستگاه های مختلف خارج از قفسه مانند باغ خورشیدی یا چراغ های امنیتی پاک می کنم. اما این سلول ها به ندرت از نظر ولتاژ، جریان و توان خروجی برچسب گذاری می شوند.
بنابراین آن را به ایستگاه نان شبانه روزی من. ابتدا هر سلول را زیر یک لامپ قرار می دهم و آن را به مولتی مترم وصل می کنم تا ولتاژ را بگیرد. سپس یک منحنی IR با اندازه گیری ولتاژ در یک سری مقاومت با اندازه های مختلف می سازم. این کار زمان و تلاش زیادی می برد و من هنوز نمی دانم ارزش آن در نور خورشید چقدر است. من میتوانم مولتیمتر، تخته نان، و همه اجزای مرتبط را به بیرون بکشم، اما اگر سلولهای زیادی برای آزمایش داشته باشم، دردسرساز خواهد بود و هنوز بسیار زمانبر است.
راه حل من ساختن یک تستر سلول خورشیدی دستی مبتنی بر آردوینو بود. این تستر می تواند تا 15 ولت را در 1 آمپر بخواند. اکنون می توانم یک دستگاه را بیرون حمل کنم، یک سلول خورشیدی یا گروهی از سلول ها را به صورت سری یا موازی وصل کنم و ولتاژ، جریان و برق را سریع و دقیق بخوانم!
در اینجا این است که چگونه می توانید یکی را نیز بسازید!
توجه : در نگاه اول این دستگاه بسیار شبیه به ردیاب شارژ خورشیدی قابل حمل قابل حمل Ladyada است ، اما دستگاه من در واقع محدودتر است. فقط سلول ها را آزمایش می کند، نه باتری های لیتیومی و مدارهای شارژ. من از محفظه و پروتوشیلد Adafruit برای این پروژه استفاده کردم، اما محاسبات، مدارها و برنامه همه از آن من است (به جز کمک عالی، مثل همیشه، از انجمن آنلاین آردوینو!)
مرحله 1: مواد و ابزار مورد نیاز
مواد استفاده شده:
(1) Arduino Uno
(1) Arduino Proto Shield ( Adafruit #51)
(1) محفظه سفید برای Arduino ( Adafruit #271 )
(1) Panel LCD سریال Parallax ( Parallax #27977 )
(2) مقاومت های برق 10 اهم 10 وات (برای مدار سنجش جریان) ( رادیو شاک #271-132 )
(1) مقاومت 2K اهمی (برای مدار سنجش ولتاژ)
(1) مقاومت 1K اهمی (برای مدار سنجش ولتاژ)
(1) سوئیچ مینی ضامن DPDT ( رادیو شاک شماره 275 -614 )
(1) سوئیچ اسلاید SPDT ( رادیو کلبه شماره 275-409)
(1) جک تلفن 1/8 اینچی ( کلبه رادیویی شماره 274-251)
(1) دوشاخه تلفن 1/8 اینچی ( کلبه رادیویی شماره 274-284 )
(2) سرنخ های آزمایش عایق شده 14 اینچی ( رادیو شاک شماره 278-1156 )
(2) نگهدارنده باتری AAA (دارنده 2 سلولی) ( کلبه رادیویی شماره 270-413 )
ابزار مورد نیاز:
لحیم کاری آهن
لحیم کاری
دست کمک کننده
سیم برش برش
کناری
Dremel
مرحله 2: مدارها
یک سوئیچ کلید DPDT (SW1) به عنوان کنترل روشن و خاموش عمل می کند که باتری های 4-AAA را از آردوینو و همچنین "Cell Under Test" را از مدارهای حسگر جدا می کند. سلول مورد آزمایش از طریق سرنخهای تست قرمز و مشکی متصل به دوشاخه تلفن وصل شده و به یک جک تلفن 1/8 اینچی در بالای تستر متصل میشود.
تستر شامل دو مدار حسگر است. یکی برای اندازه گیری ولتاژ و دیگری برای اندازه گیری جریان. سوئیچ SPDT (SW2) سلول مورد آزمایش را به صورت جداگانه به این مدارها متصل می کند.
مدار ولتاژ: دستور analogRead آردوینو ولتاژ را تا +5 ولت می خواند و یک عدد صحیح بین 0 تا 1023 برمی گرداند. برای اینکه تستر تا 15 ولت را بخواند، یک تقسیم کننده ولتاژ ایجاد می کنید که از 2K (R3) تشکیل شده است و مقاومت 1K (R4). ولتاژ روی R4 یک سوم ولتاژ منبع است بنابراین می تواند 0-15 ولت را بخواند. ( توجه : می توانید از هر دو مقاومت با نسبت 2 به 1 استفاده کنید).
مدار جریان: از آنجایی که دستور analogRead مقدار 0-1023 را برمی گرداند (برای حداکثر 5 ولت)، هر واحد 5 تقسیم بر 1024 یا 4.9 میلی ولت است. و از قانون اهم می دانیم که افت ولتاژ در یک مقاومت برابر است با جریان ضربدر مقاومت. بنابراین افت ولتاژ در مقاومت 4.9 اهم با 1 میلی آمپر جریان 4.9 میلی ولت است. این بدان معنی است که ما می توانیم به طور موثر جریان را در یک مقاومت 4.9 اهم با استفاده از مقدار واقعی بازگردانده شده توسط دستور analogRead بخوانیم. حداقل دو مشکل در این استراتژی وجود دارد.
(1) به دلیل مقاومت پایین آن، این مدار می تواند جریان بالا و در نتیجه قدرت بیش از حد برای مقاومت های استاندارد 1/4 یا 1/2 وات تولید کند. آنها خیلی سریع داغ می شوند. بنابراین توصیه می کنم از مقاومت های پاور با حداقل توان 5 وات استفاده کنید.
(2) بالا و پایین را نگاه کردم و نتوانستم یک مقاومت قدرت 4.9 اهم پیدا کنم.
راه حل؟ دو مقاومت 10 اهم را به صورت موازی وصل کنید که تقریباً 5 اهم به شما می دهد (به اندازه کافی برای این پروژه نزدیک است). مقاومت های قدرتی که من استفاده کردم دارای 10 وات هستند بنابراین در این مدار خوب و خنک می مانند.
قرائت های ولتاژ، جریان و توان روی یک پنل LCD سریال 2×16 کاراکتری نمایش داده می شود. شما می توانید از هر پنل LCD استفاده کنید، اما سیم کشی و برنامه ممکن است نیاز به اصلاح داشته باشند تا با آن سازگار شوند.