Smart energisystem: Arduino-baseret solcelledrevet batteristyring

Hardwarekomponenter

Systemforbindelser

1. Solpanel: Leverer en stabil strøm og spænding til at oplade batteriet gennem step-down konverteren.
2. Batteri: Leverer 12V strøm til Arduinoen og sikrer dens drift.
3. Arduino: Forbundet til displayet via I2C for at vise realtidsdata om batteri- og belastningstilstand.
4. INA226 Modul: Overvåger spænding, strøm og effekt for både batteriet og de to belastninger.

#include "INA226.h"

#define INA_COUNT  4

// IIC Address Selection 
// A1 = 0  A0 = 0 ->0x40
// A1 = 0  A0 = 1 ->0x41
// A1 = 1  A0 = 0 ->0x44
// A1 = 1  A0 = 1 ->0x45
INA226 INA[INA_COUNT] =
{
  INA226(0x40),
  INA226(0x41),
  INA226(0x44),
  INA226(0x45)
};

char string_V[10];
char string_I[10];
char string_W[10];
char string_X[10];

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.println(__FILE__);
  Serial.print("INA226_LIB_VERSION: ");
  Serial.println(INA226_LIB_VERSION);

  Wire.begin();
  bool failed = false;
  for (int ID = 0; ID < INA_COUNT; ID++)
  {
    if (!INA[ID].begin() )
    {
      failed = true;
      Serial.println(ID);
    }
    INA[ID].setMaxCurrentShunt(8, 0.01);
  }
  if (failed)
  {
    Serial.println("En eller flere INA kunne ikke oprette forbindelse. Ret det og genstart");
    while (1);
  }

 Serial.println("\nID\tBUS\tSHUNT\tCURRENT\tPOWER");
}

void loop()
{
    float voltage = INA[0].getBusVoltage();
    dtostrf(voltage, 4, 3, string_V);  // Konverter et flydende tal til en streng med tre decimaler bevaret
    char string_X[50];
    char str[50];
    sprintf(string_X, "page0.t10.txt=\"%s V\"\xff\xff\xff", string_V);  // Sammenkædning af strenge
    Serial.print(string_X);
    Serial.print(str);
    delay(1000);
}

Funktioner

1. Batteriovervågning: Bruger INA226-modulet til at overvåge spænding, strøm og effekt på batteriet i realtid og sende data til Arduino via seriel kommunikation.
2. Displayfunktionalitet: Viser spænding, strøm og effekt for både batteri og belastning på en LCD-skærm via I2C.
3. Belastningsstyring: Systemet bruger Arduino til at overvåge status for to belastninger og justerer strømforsyningen baseret på data hentet fra INA226-modulet.
4. Fjernbetjening: Systemet kan integreres i en smart home-platform via IoT, hvilket muliggør fjernbetjening gennem en mobilapp for at se data og justere systemindstillinger.

Brugssager

1. Fjernovervågning af batteri: Brugere kan overvåge batteriets opladningstilstand og strømniveauer for at sikre, at enheder fungerer inden for et optimalt strømområde.
2. Belastningsstyring: Velegnet til smarte hjem eller solcelledrevne systemer, kan det overvåge flere belastningsenheder for at sikre stabil drift.
3. Miljøvenlig energistyring: Systemet bruger solenergi, hvilket reducerer afhængigheden af traditionelle energikilder og forbedrer systemets bæredygtighed.

Fremtidig udvikling og udvidelse

1. Multi-funktionsudvidelse: Brugere kan tilføje yderligere sensormoduler, såsom temperatur-, fugtigheds- og lysfølere, for yderligere at forbedre miljøovervågningen.
2. Intelligent forudsigelse og justering: Systemet vil inkorporere AI-teknologi til intelligent at forudsige energiforbrug og justere strømforsyningsmetoder for at optimere systemets effektivitet.
3. Optimeret solstyring: Efterhånden som solpanelteknologien fortsætter med at forbedres, kan systemet integrere mere effektive solpaneler for at øge den samlede opladningseffektivitet og brugstid.
4. Multi-enhedsadministration: Ved at udnytte cloud-platforme og IoT kan brugere administrere og overvåge flere enheder, hvilket muliggør bredere kontrol over smarte hjemmesystemer.

Konklusion