一個(gè)簡(jiǎn)單的DIY太陽(yáng)輻照度測(cè)量?jī)x項(xiàng)目

　　有很多人在使用可再生能源，尤其是太陽(yáng)能。然而，正確預(yù)測(cè)太陽(yáng)狀況或在給定地點(diǎn)可以從太陽(yáng)接收多少能量所需的儀器對(duì)于太陽(yáng)能操作的成功至關(guān)重要。預(yù)測(cè)一個(gè)地方可以產(chǎn)生多少能量以及放置太陽(yáng)能電池板的位置非常有用。用于預(yù)測(cè)這一點(diǎn)的方法是太陽(yáng)輻照度測(cè)量，其中需要估計(jì)一平方米區(qū)域內(nèi)可用的功率（以瓦特為單位）?，F(xiàn)在，這通常使用日射強(qiáng)度計(jì)完成，這是一種非常昂貴的儀器，將其用于小型 MPPT 或通用DIY 太陽(yáng)能電池板項(xiàng)目，項(xiàng)目成本甚至不到儀器的 10%。

　　在這里，我們將構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的輻照度測(cè)量設(shè)備，使用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試它并收集數(shù)據(jù)并檢查它如何反映結(jié)果。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的 DIY太陽(yáng)輻照度計(jì)項(xiàng)目，將解決非商業(yè)、DIY 級(jí)項(xiàng)目的目的，但如果可以使用提供亮度的簡(jiǎn)單光強(qiáng)度傳感器，然后將其轉(zhuǎn)換為等效輻照度。除了這個(gè)輻照度測(cè)量電路，我們還用太陽(yáng)能電池板建造了一些其他項(xiàng)目，如太陽(yáng)能電池板功率監(jiān)測(cè)、MPPT太陽(yáng)能充電控制器等。

　　太陽(yáng)輻照度測(cè)量電路所需的元件

　　Arduino納米

　　BH1750 - 光強(qiáng)傳感器模塊

　　少數(shù)股線或伯格線

　　Arduino IDE 和 PC

　　Teraterm 記錄輻照度。

　　光傳感器的選擇

　　嗯，光傳感器對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目非常重要。市場(chǎng)上有多種類型的傳感器可用于此目的，即使是簡(jiǎn)單的光敏電阻器也可以測(cè)量通量但不準(zhǔn)確。還需要為此目的獲取具有成本效益、廣泛可用的解決方案。因此，我們選擇了BH1750作為光傳感器。但是，它不用于直射陽(yáng)光測(cè)量，但對(duì)環(huán)境光傳感器很有用，它支持高達(dá) 65535 lx 單位的范圍。這是最亮陽(yáng)光亮度的一半。

　　這是不同條件的更接近的值或最大范圍 -

　　該傳感器可以提供晴朗的天空環(huán)境光范圍，并且可以將其轉(zhuǎn)換為可用于一般用途的典型輻照度。因此，從技術(shù)上講，它可以提供一定范圍的輻照度。因此，如果使用更高范圍的環(huán)境光，則可以實(shí)現(xiàn)全光譜。BH1750 是一款數(shù)字環(huán)境光傳感器，它使用 I2C 與微控制器通信，工作電壓為 3.3V。

　　太陽(yáng)輻照度測(cè)量電路

　　下面給出了構(gòu)建太陽(yáng)輻照度電路的完整原理圖：

　　原理圖非常簡(jiǎn)單。I2C 與 Arduino Nano 相連。幸運(yùn)的是，BH1750 板為 I2C 配備了上拉電阻，因此不需要額外的電阻。使用 5V 為 Arduino nano 供電將使用內(nèi)部 3.3V 穩(wěn)壓器在 3.3V 引腳上提供 3.3V 輸出。ADDR 引腳設(shè)置為接地，使 BH1750 的默認(rèn)地址成為傳感器的 I2C 地址。

　　為太陽(yáng)輻照度測(cè)量編程 Arduino Nano

　　在這里，我們對(duì) Arduino nano 進(jìn)行了編程，以使用默認(rèn)的高分辨率連續(xù)模式初始化 BH1750 對(duì)象，然后每秒讀取一次光照水平。完整的代碼在文檔末尾給出。這里我們逐行解釋完整的代碼。

因此，像往常一樣通過(guò)包含所有必需的庫(kù)文件來(lái)啟動(dòng)代碼。Wire.h庫(kù)用于設(shè)置傳感器和微控制器之間的 I2C 通信，而BH1750.h用于讀取 BH1750 傳感器數(shù)據(jù)。?

?

#include 
#include 

?

然后在設(shè)置函數(shù)中，初始化 I2C 總線（BH1750 庫(kù)不會(huì)自動(dòng)執(zhí)行此操作）并初始化串行監(jiān)視器以進(jìn)行調(diào)試。

?

無(wú)效設(shè)置（）{
  序列號(hào).開始（9600）；
  Wire.begin();
  lightMeter.begin();
  Serial.println(F("BH1750 測(cè)試開始"));
}

?

在void loop()內(nèi)部，傳感器接收到的通量值被轉(zhuǎn)換為輻照度。對(duì)此沒(méi)有具體的討論，但可以對(duì)太陽(yáng)波長(zhǎng)進(jìn)行近似計(jì)算?？梢允褂贸艘?0.079 將通量轉(zhuǎn)換為近似的 W/m2?？梢詤⒖歼@篇論文。任何需要進(jìn)一步解釋的人都可以參考這個(gè)以獲得更多信息，它是一種基本類型的太陽(yáng)輻照度測(cè)量。

之后，從傳感器接收到的值打印在 UART 端口上，以 excel 格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以制作圖表。

?

無(wú)效循環(huán)（）{
  浮動(dòng)勒克斯 = lightMeter.readLightLevel();
  浮動(dòng) irr = (lux*0.0079);
  Serial.print("輻照度：");
  序列號(hào).print(irr);
  Serial.println("W/m2");
  延遲（1000）；
}

?

　　測(cè)試太陽(yáng)輻照度測(cè)量電路

　　一切都在原地連接，并在重新分配中進(jìn)行測(cè)試。幸運(yùn)的是，這一天全天都被陽(yáng)光明媚到陰涼的環(huán)境所覆蓋。因此，清晰的結(jié)果反映在圖表上。

　　從光傳感器接收到的數(shù)據(jù)反映在下圖 -

　　上圖顯示了 2021 年 10 月 27日當(dāng)天西孟加拉邦的混合陰天情況，從 12 PM 到 2.45 PM 數(shù)據(jù)在一張圖表上。

　　結(jié)論

　　嗯，這并不完全準(zhǔn)確，但可以記錄非常接近的數(shù)據(jù)。如果創(chuàng)建了具有全范圍的適當(dāng)傳感器。是一個(gè)反映太陽(yáng)輻照度的基礎(chǔ)項(xiàng)目，適合小而簡(jiǎn)單的DIY項(xiàng)目，可以參考。如果您對(duì)此項(xiàng)目有任何建議或有任何疑問(wèn)，可以在評(píng)論部分發(fā)表，或者您可以使用我們的論壇開始討論。

　　代碼

　/*

?

  BH1750 庫(kù)使用示例。
  此示例使用默認(rèn)高分辨率初始化 BH1750 對(duì)象
  連續(xù)模式，然后每秒讀數(shù)一次。
  聯(lián)系：
    VCC -> 3V3 或 5V
    接地 -> 接地
    SCL -> SCL（Arduino Uno、Leonardo 等上的 A5 或 Mega 和 Due 上的 21，在 esp8266 上免費(fèi)可選）
    SDA -> SDA（Arduino Uno、Leonardo 等上的 A4 或 Mega 和 Due 上的 20，在 esp8266 上免費(fèi)可選）
    ADD ->（未連接）或 GND
  ADD 引腳用于設(shè)置傳感器 I2C 地址。如果它的電壓大于或等于
  0.7VCC 電壓（例如，您已將其連接到 VCC）傳感器地址將是
  0x5C。在其他情況下（如果 ADD 電壓小于 0.7 * VCC），傳感器地址將
  為 0x23（默認(rèn)）。
*/
#include 
#include 
BH1750測(cè)光儀；
無(wú)效設(shè)置（）{
  序列號(hào).開始（9600）；
  // 初始化 I2C 總線（BH1750 庫(kù)不會(huì)自動(dòng)執(zhí)行此操作）
  Wire.begin();
  // 在 esp8266 上，您可以使用 Wire.begin(D4, D3) 選擇 SCL 和 SDA 引腳；
  // 對(duì)于 Wemos / Lolin D1 Mini Pro 和環(huán)境光防護(hù)罩，使用 Wire.begin(D2, D1);
  lightMeter.begin();
  Serial.println(F("BH1750 測(cè)試開始"));
}
無(wú)效循環(huán)（）{
  浮動(dòng)勒克斯 = lightMeter.readLightLevel();
  浮動(dòng) irr = (lux*0.0079);
  Serial.print("輻照度：");
  序列號(hào).print(irr);
  Serial.println("W/m2");
  延遲（1000）；
}

?