Älykäs energiajärjestelmä: Arduino-pohjainen aurinkovoimalla toimiva akunhallinta

Laitteiston komponentit

Järjestelmän liitännät

1. Aurinkopaneeli: Tarjoaa vakaan virran ja jännitteen akun lataamiseen step-down-muuntimen kautta.
2. Akku: Toimittaa 12V virran Arduinolle varmistaen sen toiminnan.
3. Arduino: Yhdistetty näyttöön I2C:n kautta näyttämään akun ja kuorman tilan reaaliaikaiset tiedot.
4. INA226-moduuli: Valvoo akun ja kahden kuorman jännitettä, virtaa ja tehoa.

#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("Yksi tai useampi INA ei voinut muodostaa yhteyttä. Korjaa ja käynnistä uudelleen");
    while (1);
  }

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

void loop()
{
    float voltage = INA[0].getBusVoltage();
    dtostrf(voltage, 4, 3, string_V);  // Muuntaa liukuluvun merkkijonoksi säilyttäen kolme desimaalia
    char string_X[50];
    char str[50];
    sprintf(string_X, "page0.t10.txt=\"%s V\"\xff\xff\xff", string_V);  // Merkkijonojen yhdistäminen
    Serial.print(string_X);
    Serial.print(str);
    delay(1000);
}

Ominaisuudet

1. Akun valvonta: Käyttää INA226-moduulia akun jännitteen, virran ja tehon reaaliaikaiseen valvontaan ja lähettää tiedot Arduinolle sarjaviestinnän kautta.
2. Näyttötoiminnot: Näyttää akun ja kuorman jännitteen, virran ja tehon LCD-näytöllä I2C:n kautta.
3. Käyttökuorman hallinta: Järjestelmä käyttää Arduinoa kahden kuorman tilan valvontaan ja säätää virtalähdettä INA226-moduulista saatavan datan perusteella.
4. Etäohjaus: Järjestelmä voidaan integroida älykotialustaan IoT:n kautta, mahdollistaen etäohjauksen mobiilisovelluksella datan katseluun ja järjestelmäasetusten säätämiseen.

Käyttötapaukset

1. Etävalvonta akulle: Käyttäjät voivat seurata akun lataustilaa ja virran tasoja varmistaen, että laitteet toimivat optimaalisella tehoalueella.
2. Käyttökuorman hallinta: Sopii älykoteihin tai aurinkovoimajärjestelmiin, voi valvoa useita kuormalaitteita vakauden varmistamiseksi.
3. Ympäristöystävällinen energianhallinta: Järjestelmä käyttää aurinkoenergiaa vähentäen perinteisiin energialähteisiin tukeutumista ja parantaen järjestelmän kestävyyttä.

Tuleva kehitys ja laajennus

1. Monitoimilaajennus: Käyttäjät voivat lisätä lisäantureita, kuten lämpötila-, kosteus- ja valosensoreita, parantaakseen ympäristön seurantaa entisestään.
2. Älykäs ennustus ja säätö: Järjestelmä ottaa käyttöön tekoälyteknologiaa ennustaakseen energian kulutusta älykkäästi ja säätää virtalähteen tiloja optimoidakseen järjestelmän tehokkuutta.
3. Optimoitu aurinkohallinta: Aurinkopaneeliteknologian kehittyessä järjestelmä voi integroida tehokkaampia aurinkopaneeleja parantaakseen latauksen tehokkuutta ja käyttöaikaa.
4. Monilaitteiden hallinta: Pilvialustojen ja IoT:n hyödyntämisen avulla käyttäjät voivat hallita ja valvoa useita laitteita, mahdollistaen laajemman hallinnan älykotijärjestelmissä.

Johtopäätös