Система мониторинга литиевых батарей на основе IOT для солнечной установки с использованием esp8266

Целью этого проекта является удаленный мониторинг банка литиевых батарей в солнечной установке. Он отслеживает ток отдельно для каждой аккумуляторной батареи. Он также связывается с солнечным зарядным устройством и рассчитывает текущие значения мощности, поступающей в дом, и аккумуляторной батареи. Он включает в себя веб-сервер с диаграммами, внутренними историческими данными и, при желании, также может загружать данные в Thingspeak и Blynk.

Этот проект IoT является частью эксперимента по проверке поведения и срока службы литий-ионных аккумуляторных батарей (включая BMS), подключенных параллельно на солнечной установке. Используемый здесь химический состав литиевых батарей - это не LiFePo4 3,65 В / элемент, который обычно рекомендуется для солнечных установок, а обычные литий-ионные аккумуляторы 4,2 В / элемент с большей емкостью и повышенными рисками при эксплуатации. Как видно на фотографии выше, аккумуляторные батареи размещены в нижних подушках безопасности, а анализатор аккумуляторов - все на крыше. Используемый здесь солнечный контроллер - Tracer 2206AN.

Используемое оборудование:

Полная принципиальная схема этой системы мониторинга литий-ионных аккумуляторов показана ниже.

Плата NodeMCU (D-duino) питается от понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный, который преобразует выходное напряжение аккумуляторной батареи в 5 В. Выходной стабилизатор постоянного тока 3,3 В на плате используется для питания датчиков DS18B20 и RHT03. На схеме также показано, как 5 литиевых батарей (каждая 24 В) подключены через датчик тока ACS712 для контроля тока через каждую батарею. Выходные аналоговые значения этих датчиков тока измеряются модулями ADS1115 ADC для более высокого разрешения, затем полученный результат передается на плату ESP через связь I2C. Вы также можете обратиться к этому проекту мониторинга энергии, в котором ACS712 использовался аналогичным образом. Мы также использовали модуль датчика напряжениядля контроля напряжения аккумулятора. Этот проект отслеживает только полное напряжение аккумуляторной батареи, вы можете проверить этот проект мониторинга напряжения элемента, если вам нужно контролировать напряжение каждой батареи.

Вы можете заметить, как солнечная панель (24 В, 500 Вт) подключается к аккумуляторной батарее через солнечный контроллер MPPT для зарядки аккумуляторной батареи от солнечной энергии. Контроллер Solar обменивается данными через RJ45, поэтому мы использовали преобразователь XY-017 TTL в RS485 для связи между контроллером Solar и платой ESP8266.

Программа для ESP8266:

В этом мониторе литий-ионных аккумуляторов ESP8266 (D-duino) запрограммирован на считывание тока и напряжения аккумуляторной батареи, а также на связь с солнечным зарядным устройством для расчета реальных значений мощности, поступающей в дом и аккумуляторной батареи. Мы также настроили веб-сервер для построения графиков исторических данных и визуализации параметров. Мы также запрограммировали возможность загрузки этих значений в ThingSpeak и Blynk, чтобы отслеживать их удаленно через Интернет. Если вы новичок в ThingSpeak и Blynk, вы можете сослаться на следующие два проекта.

• Мониторинг температуры и влажности с помощью Thingspeak
• Управление светодиодом RGB с помощью Blynk

Как только основы усвоены, программа становится понятной. Полную программу для этого проекта можно скачать по ссылке ниже. Вы можете использовать IDE Arduino, чтобы напрямую загрузить этот код на свою плату ESP.

• Код для системы мониторинга литиевых батарей на основе Интернета вещей

Заметки о программе

Перед компиляцией кода убедитесь, что вы включили следующие пакеты библиотек в свою Arduino IDE.

• Adafruit_ADS1015 (аналоговые входы)
• NtpClientLib (клиент NTP с поддержкой DST)
• TimeLib (функции времени)
• Adafruit SSD1306 - драйвер дисплея OLED
• RemoteDebug - журналы отладки Telnet
• Modbus Master - для связи по протоколу MODBUS

Для связи Modbus RS485 с Tracer эти ссылки от dpoulson и jaminNZx были очень полезны.

ESP8266 Встроенный веб-сервер:

На странице веб-сервера отображаются исходные измерения, полученные с помощью измерителей тока, и значения, полученные в результате обмена данными MODBUS с зарядным устройством. Он обеспечивает возможность прямого управления твердотельным реле переменного тока и выходом нагрузки постоянного тока в солнечном зарядном устройстве. Он также предоставляет возможность включать / отключать связь Blynk или Modbus. Полная страница веб-сервера для системы мониторинга литий-ионных аккумуляторов показана ниже.

На изображении ниже показаны значения распределения питания от фотоэлектрических панелей до дома, блока батарей и блоков:

Текущие данные, представленные в виде диаграммы на веб-сервере, показаны ниже.

Также можно просмотреть исторические данные, выбрав необходимые данные и время. Это позволяет удаленно контролировать систему в любой момент времени.

Общение с мобильным приложением (Blynk)

Как говорилось ранее, программа для этого монитора литиевой батареи также позволяет нам связываться с мобильным приложением Blynk для удаленного мониторинга. Вы можете скачать приложение в магазине Play или Appstore. Снимок мобильного приложения представлен ниже.

После того, как вы загрузили приложение Blynk, вы можете отсканировать этот QR-код ниже, чтобы подготовить настройку проекта к тестированию.

Общение с ThingSpeak

ThingSpeak - популярная аналитическая платформа IoT. Мы также запрограммировали ESP на отправку отслеживаемых значений в ThingSpeak. ThingSpeak панель показана ниже.

Полный код для этого монитора литиевой батареи можно скачать здесь.

Надеюсь, вы поняли проект и воспользуетесь им при построении своих систем. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь оставлять их в разделе комментариев или использовать наш форум для других технических вопросов.