有很多人在使用可再生能源，尤其是太陽能。然而，正確預(yù)測太陽狀況或在給定地點可以從太陽接收多少能量所需的儀器對于太陽能操作的成功至關(guān)重要。預(yù)測一個地方可以產(chǎn)生多少能量以及放置太陽能電池板的位置非常有用。用于預(yù)測這一點的方法是太陽輻照度測量，其中需要估計一平方米區(qū)域內(nèi)可用的功率（以瓦特為單位）。現(xiàn)在，這通常使用日射強度計完成，這是一種非常昂貴的儀器，將其用于小型 MPPT 或通用DIY 太陽能電池板項目，項目成本甚至不到儀器的 10%。

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

　　太陽輻照度測量電路所需的元件

　　Arduino納米

　　BH1750 - 光強傳感器模塊

　　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，光傳感器對于這個項目非常重要。市場上有多種類型的傳感器可用于此目的，即使是簡單的光敏電阻器也可以測量通量但不準(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，它不用于直射陽光測量，但對環(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。

　　太陽輻照度測量電路

　　下面給出了構(gòu)建太陽輻照度電路的完整原理圖：

　　原理圖非常簡單。I2C 與 Arduino Nano 相連。幸運的是，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。

　　為太陽輻照度測量編程 Arduino Nano

　　在這里，我們對 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，像往常一樣通過包含所有必需的庫文件來啟動代碼。Wire.h庫用于設(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 庫不會自動執(zhí)行此操作）并初始化串行監(jiān)視器以進(jìn)行調(diào)試。

?

無效設(shè)置（）{
  序列號.開始（9600）；
  Wire.begin();
  lightMeter.begin();
  Serial.println(F("BH1750 測試開始"));
}

?

在void loop()內(nèi)部，傳感器接收到的通量值被轉(zhuǎn)換為輻照度。對此沒有具體的討論，但可以對太陽波長進(jìn)行近似計算?？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以獲得更多信息，它是一種基本類型的太陽輻照度測量。

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

?

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

?

　　測試太陽輻照度測量電路

　　一切都在原地連接，并在重新分配中進(jìn)行測試。幸運的是，這一天全天都被陽光明媚到陰涼的環(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。是一個反映太陽輻照度的基礎(chǔ)項目，適合小而簡單的DIY項目，可以參考。如果您對此項目有任何建議或有任何疑問，可以在評論部分發(fā)表，或者您可以使用我們的論壇開始討論。

　　代碼

　/*

?

  BH1750 庫使用示例。
  此示例使用默認(rèn)高分辨率初始化 BH1750 對象
  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 上免費可選）
    SDA -> SDA（Arduino Uno、Leonardo 等上的 A4 或 Mega 和 Due 上的 20，在 esp8266 上免費可選）
    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測光儀；
無效設(shè)置（）{
  序列號.開始（9600）；
  // 初始化 I2C 總線（BH1750 庫不會自動執(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；
  // 對于 Wemos / Lolin D1 Mini Pro 和環(huán)境光防護罩，使用 Wire.begin(D2, D1);
  lightMeter.begin();
  Serial.println(F("BH1750 測試開始"));
}
無效循環(huán)（）{
  浮動勒克斯 = lightMeter.readLightLevel();
  浮動 irr = (lux*0.0079);
  Serial.print("輻照度：");
  序列號.print(irr);
  Serial.println("W/m2");
  延遲（1000）；
}

?