arduino – Monitor para energia solar e eólica – Parte 1

porRicardo Jorge

arduino – Monitor para energia solar e eólica – Parte 1

Porque um monitor de energia solar ou eólica?

A resposta é muito simples : desenvolver um monitor para energia solar ou gerador eólico, utilizando arduino, é algo viável e com excelentes resultados práticos.

Após a fase do protótipo, podemos evoluir criando uma placa de circuito impresso, integrando os módulos que serão descritos nesta série de artigos.

Embora o título mencione “arduino”, é possível utilizar ESP8266, NodeMCU, ESP32 e similares.

O interesse no desenvolvimento de um monitor, surgiu pouco após iniciar minhas pesquisas com energia solar, quando percebi que não existiam boas opções para monitorar o sistema que eu havia montado.

Pesquisei na Internet e encontrei os famosos wattímetros AC e os amperímetros DC.

E nenhum deles consegue comunicar com o outro !

Também fica difícil ou talvez até impossível, registar as medições ao longo dos dias, semanas, meses e estações do ano.

Ou seja, ou você fica olhando para o painel, ou nunca saberá o que está acontecendo, ou o que aconteceu.

Decidi criar um monitor mais ambicioso, onde seria possível integrar as medições da etapa AC com as medições da etapa DC.

Como este projeto tem vários detalhes, não seria possível apresentar tudo em um único artigo.

Criarei uma série, onde poderemos avaliar e debater melhor, o que foi feito, e o que poderá ser melhorado.

Iniciaremos pelo módulo DC, que é menos comum de ser encontrado no mercado.

Até mesmo projetos com arduino, são mais comuns para a etapa AC.

Antes de iniciarmos, é necessário entender um pouco mais sobre o próprio arduino e porque algumas opções foram escolhidas, ao longo do desenvovlimento deste projeto.

Vamos aos principais tópicos :

  • Precisão da entrada analógica
  • Medição de corrente – Low-side
  • Medição de corrente – High-side

Precisão da entrada analógica

Tratarei este assunto com mais detalhes em outro artigo, mas farei uma rápida introdução agora.

Já vi inúmeros debates na Internet, sobre a “pouca” precisão que “apenas” 10 bits proporcionam.

Não direi que é a melhor precisão possível, mas na maioria das vezes, e no nosso caso também, é suficiente para atender nossas necessidades.

O grande ponto é que, na maioria das vezes, a faixa sendo medida é menor do que a entrada analógica espera.

Vejamos alguns tipos mais comuns de módulos :

MóduloFaixa da Tensão analógica
arduino – UNO ( 5V )0 – 5V
arduino – Pró Mini ( 5V )0 – 5V
arduino – Pró Mini ( 3V3 )0 – 3.3V
ESP82660 – 1V
NodeMCU0 – 3.3V

Sem entender esta relação, muitas vezes um ADC externo é instalado, ao invés de fazermos o condicionamento do sinal analógico a ser medido.

Medição de corrente – Low-side

Nesta opção, a amostra de corrente é obtida através da ligação de um resistor shunt entre a carga e o ponto negativo ( terra ) do circuito.

Como principal desvantagem podemos citar a interferência da conexão da carga ao terra da alimentação

Como principal vantagem, temos a baixa tensão no modo comum do amplificador de corrente.

Medição de corrente – High-side

Como principal vantagem, temos que a carga sempre estará conectada ao terra da fonte.

Contudo, nesta opção, a tensão no modo comum do amplificador é elevada, podendo dificultar e encarecer a criação do circuito sensor de corrente.

Definições para este projeto :

  • Medição de corrente Low-side através de “shunt”
  • Utilização de amplificador para o sinal de tensão proveniente do “shunt”
  • Sistema de “bias” DC, pois desejamos medições bidirecionais de corrente
    • Usando o “bias” o sinal ficará no centro da faixa analógica
  • Voltímetro DC usando divisor resistivo

Através do modelo proposto, conseguimos medir a corrente entrante e sainte no banco de baterias e saberemos, por exemplo :

  • Tensão de carga
  • Corrente de carga
  • Tempo em flutuação
  • Corrente de descarga

Artigos relacionados :

arduino – Monitor para energia solar e eólica – Parte 2

Introdução aos filtros EMI e filtros de linha

IoT – protocolo MQTT – introdução

Sistemas Off-Grid – Monitorando resultados

Matriz Energética e Elétrica

Medição de corrente Low Side e High Side

Sobre o Autor

Ricardo Jorge administrator

Deixe uma resposta