Микроконтроллерный модуль для получения нагрузочных характеристик солнечных элементов

В состав экспериментальной установки для определения характеристик солнечных элементов входит микроконтроллерный модуль (МКМ). МКМ предназначен для получения экспериментальных нагрузочных вольтамперных характеристик (ВАХ) солнечных элементов в автоматическом режиме.

В состав МКМ входят:

На вход МКМ поступают сигналы от:

При подаче питания на МКМ на экране ЖК индикатора отображаются текущие значения трёх входных аналоговых сигналов – фотодатчика в %, фото-ЭДС в вольтах, тока солнечного элемента в миллиамперах.

Для получения ВАХ солнечного элемента необходимо установить переключатель режимов работы измерительного стенда в положение «ВАХ автомат», установить переключатель диапазонов преобразователя ток-напряжение в положение, при котором на цифровом индикаторе экспериментальной установки отображается максимальное количество значащих разрядов, и нажать кнопку Старт.

Рис. 1 Упрощённая схема получения ВАХ солнечного элемента.

На Рис. 1 представлена упрощённая схема получения ВАХ солнечного элемента в автоматическом режиме с помощью МКМ. Управляющая программа МКМ последовательно устанавливает на выходе ЦАП напряжение от 0 до значения, соответствующего току короткого замыкания солнечного элемента. После каждого шага выдерживается пауза длительностью 300 мс и производится опрос входных каналов АЦП. Полученные значения напряжения и тока пересчитываются в соответствующие физические величины, выводятся на экран ЖК индикатора в виде графика, в виде текстовой таблицы передаются в последовательный порт МКМ и записываются в файл на SD карту.

МКМ может функционировать без подключения к компьютеру и без SD карты.

Подключение к компьютеру осуществляется с помощью преобразователя USB-RS232. Параметры последовательного порта: 9600/8N1. Для взаимодействия с МКМ на компьютере можно использовать любой программный эмулятор терминала VT100. С помощью команд посылаемых в МКМ можно просматривать, устанавливать и сохранять значения коэффициентов пересчёта входных аналоговых сигналов, задать имя файла на SD карте, запустить процесс получения ВАХ солнечного элемента.

При включении МКМ на экран терминала выводится символ приглашения “>”. По команде HELP выводится список допустимых команд:

DISPLAY       - отображение значений напряжения и тока. Выход – нажатие любой клавиши.
START         - запуск процесса получения ВАХ.
FILE xxxxxxxx - задать имя файла.
MUL_FD ddd    - задать множитель для фотодатчика интенсивности светового потока.
MUL_U ddd     - задать множитель для фото-ЭДС.
MUL_I ddd     - задать множитель для тока.
MUL_FD?       - посмотреть множитель для фотодатчика интенсивности светового потока.
MUL_U?        - посмотреть множитель для фото-ЭДС.
MUL_I?        - посмотреть множитель для тока.
SAVE          - сохранить значения всех множителей.

Если в слоте присутствует исправная и отформатированная в формате FAT16 SD карта при включении МКМ в служебной строке на ЖК индикаторе отображается сообщение F_MOUNT OK. Если по какой-то причине файловую систему смонтировать не удалось, в служебной строке на ЖК индикаторе отобразится сообщение F_MOUNT ERRx, где x – номер ошибки подсистемы FatFS. Аналогично при запуске процесса получения ВАХ в служебной строке ЖК индикатора появятся сообщение F_CREATE OK или F_CREATE ERRx, а после завершения процесса получения ВАХ – F_SAVE OK или F_SAVE ERRx.

По умолчанию на SD карте создаётся тестовый файл с именем XXXXXXXX.LOG, содержащий два столбца данных, разделённых символом табуляции, например:

 V             mA
 0.468     0.00636 
 0.468     0.00651 
 0.468     0.00666 
 0.468     0.00688 
…….

Приложение 1

Назначение выводов микроконтроллера при подключении периферийного оборудования.

Расположение разъёмов на печатной плате ММ.