Salida de medición de paneles solares para proyecto de feria de ciencias

Estoy en séptimo grado y estoy haciendo un proyecto de feria de ciencias usando diferentes paneles solares. Tengo 3 configuraciones diferentes con 6 mini paneles conectados. Para cada configuración, tengo todos los cables positivos conectados y todos los cables negativos conectados. Estoy usando un multímetro para medir el voltaje y los amperios. Si multiplico los amperios por el voltaje, ¿esto me dará una indicación precisa de la salida para cada una de las tres configuraciones? ¡Gracias de antemano por su ayuda!

solar-cell

— dm4726
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Solo comentario: generalmente obtendrá una salida más utilizable con todas las celdas PV en serie. Vmax / cell es aproximadamente 0.5V- 0.6V cargado a pleno sol. Con las inserciones de celdas N obtienes ~ = N / 2 voltios, más útil para motores, LED, bombillas, ... que 0.5V a mAs crecientes a medida que se agregan paneles de celdas. El | En> alrededor del 10% del sol lleno Vout cargado es razonablemente constante PERO para carga constante, Iout varía ~ = proporción al nivel de luz.

— Russell McMahon el

Respuestas:

Lamentablemente, no es tan fácil.

Si conecta diferentes cargas a una celda, el voltaje y la corriente a través de la carga (por supuesto) serán diferentes. Si dibuja una curva de todos esos puntos de corriente vs. voltaje, se verá como el violeta en esta imagen:

Si mide el voltaje con un multímetro (no hay otras cargas conectadas), no fluye corriente a través de él y obtiene Vmáx.
Si solo mide la corriente, genera un cortocircuito, por lo que no hay voltaje. De esta manera, mides Imax.

Ahora, simplemente multiplicando Vmax e Imax da el rectángulo azul claro (parcialmente superpuesto por el amarillo). Pero este no es un valor correcto porque, como se dijo, la corriente en Vmax es cero, ¡y también lo es la potencia!

Si toma sus medidas con las cargas y dibuja una curva de (voltaje * corriente) vs. voltaje, obtendrá la curva verde. Muestra qué potencia suministra la célula a qué voltaje. Puede ver claramente que hay un máximo, y el poder correspondiente es el rectángulo amarillo.

Entonces, el rectángulo amarillo muestra la potencia máxima real, que es mucho más pequeña que lo que calcula con Vmax * Imax.

Creo que puede medir Vmax e Imax para todas sus configuraciones de las celdas, y da una idea de cuál da la mayor potencia. Pero también puede ser interesante aplicar varias resistencias diferentes y a esta medición de voltaje y corriente.

EDITAR:

Para su proyecto, podría usar un potenciómetro, que se ve así:

Al girar la perilla, puede cambiar la resistencia entre uno de los terminales externo y medio. Sería mejor tener dos multímetros, uno para medir voltajes y otro para medir corrientes. Conéctelo así, dejando uno de los terminales externos sin conectar:

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

y puede girar fácilmente la perilla un poco, leer la corriente y el voltaje e ingresarla en una hoja de Excel para generar curvas similares a las mías.

El potenciómetro debe ser capaz de manejar la potencia máxima que pueden suministrar sus células, que puede estimarse con Imax * Vmax (por célula). Tampoco estoy seguro de qué resistencia recomendar, puede usar dos, uno en el rango de 100kOhm a 1MOhm, uno en el rango de 1-10kOhm, para poder medir con cargas bajas y altas. Puede ser, ¿tienes a alguien para pedir estas cosas, como un maestro?

Además piensa que podría medir (con una celda):

Varios niveles de luz
Celda con luz solar directa en el exterior y luz solar directa a través de una ventana
Celda caliente y fria

Como se dijo en la otra respuesta: es realmente agradable saber que estás interesado en estas cosas a esa edad, y realmente te animo a que sigas. Puede ser, ¿puede mostrarnos sus resultados más adelante?

— Sweber
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Esto podría estar un poco sobre mi cabeza, ¿son los puntos en el gráfico de tomar medidas con una variedad de resistencias? Si agrego la misma carga a cada matriz, ¿puedo comparar con precisión las tres matrices diferentes usando solo una carga? ¿O necesito usar una variedad de resistencias y hacer la curva como se demostró anteriormente para cada matriz? Estoy tratando de comparar cuál proporcionaría más energía. No estoy seguro de cómo el uso de diferentes resistencias lo cambiaría porque ¿no sería todo proporcional a la cantidad de energía cosechada?

— dm4726

Acabo de ampliar mi respuesta. Aquí hay un ejemplo: una batería tiene 1.5V. Conéctelo a 1kOhm y obtendrá 1.5mA. Ponga dos baterías en paralelo, y aún obtendrá 1.5V y 1.5mA. El poder no cambia. Las células solares se comportan un poco diferente, pero similar en este caso. Y sí, necesitará muchas resistencias diferentes, y realizará una medición para cada una (y para cada conjunto) para generar tales curvas. Por lo tanto, mi sugerencia de usar Potis. Pueden tener cualquier resistencia de 0 a un máximo dado. valor.

— Sweber

Esta es una buena respuesta, pero el uso de pequeños potenciómetros como carga será problemático, excepto para los paneles solares más pequeños. La mayoría de las "macetas" pueden disipar aproximadamente 0.1W como máximo a menos que compre versiones costosas enrolladas que son buenas por un par de vatios. Peor aún, cuando el potenciómetro tiene una resistencia pequeña, la potencia se disipa en solo una pequeña parte de su pista resistiva, por ejemplo, si tiene un potenciómetro de 10 ohmios y 1W configurado en 1 ohm, entonces lo máximo que puede disipar es 0.1W ¡porque estás usando solo el 10% del bote!

— William Brodie-Tyrrell

En lugar de usar un bote, la respuesta "correcta" es usar una carga de prueba, por ejemplo, google para "Re: load" y "Re: load Pro" para opciones relativamente asequibles.

— William Brodie-Tyrrell

@ dm4726: el voltaje es como la presión en las tuberías de agua, la corriente es como el flujo. Para medir el flujo (corriente), toda el agua tiene que pasar por su dispositivo de medición, y no debe aplicar arrastre al agua. (Esto disminuiría el flujo). La presión se mide desde el exterior y no debe haber flujo a través del dispositivo. (Esto reduciría la presión)

— sweber

no olvide que sus paneles pueden estar en serie y luego en paralelo.

Creo que la forma en que tiene su configuración se considera "paralela".

solo mis 2 centavos de valor.

Por cierto, me alegra ver que alguien en séptimo grado en realidad está tratando de ser inteligente y aprender sobre ciencias. si tuviera que hacerlo de nuevo, tomaría todas las clases avanzadas (matemáticas, ciencias, inglés, etc.) ¿qué es lo peor que podría pasar? usted aprende ?

— llan yort
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¡Gracias! Leí que el paralelo aumenta los amperios y la serie aumenta los voltios ... creo. ¿Es eso correcto? ¿Cuál crees que funcionaría mejor para este experimento?

— dm4726

@ dm4726 No creo que funcione mejor o peor para su experimento, pero de hecho, podría agregar una variable experimental en la que vea si puede obtener más potencia TOTAL en serie o en paralelo. A continuación, podría factor en cosas como si uno es más fiable que otro si hay sombras temporales, o de diferente luz, etc, etc

— nanofaradios

Es posible que desee probar un número razonable de combinaciones de series y paralelas para los 6 paneles para ver cuál produce los resultados más interesantes (la respuesta puede sorprenderle). Las opciones son:

6 en paralelo (todos los rojos juntos y todos los negros juntos)
(++++++) (------)
+ 1-
+ 2-
+ 3-
+ 4-
+ 5-
+ 6-
/ \
6 en serie (uno rojo conectado a un negro con un solo rojo y negro sin conectar para la prueba)
+ (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) -
+ 1- + 2- + 3- + 4- + 5- + 6-
Dos conjuntos de 3 en paralelo (3 rojos juntos, 3 negros juntos, luego conecte 3 negros a los 3 rojos del otro grupo y luego pruebe a través de los 3 rojos / negros no conectados)
(+++) (--- +++) (- -)
+ 1- + 4-
+ 2- + 5-
+3 -__ + 6-
/ \
Tres conjuntos de 2 en paralelo (2 rojos juntos, 2 negros juntos, luego conecte 2 negros a 2 rojos del siguiente grupo y luego vuelva a hacerlo para el tercer grupo)
(++) (- ++) (- + +) (-)
+ 1- + 3- + 5-
+2 -__ + 4 -__ + 6-
/ \
Solo por diversión, conéctelos "mal" y vea qué sucede
(++) (- ++) (----) (++)
+ 1- + 3- -5+
+2 -__ + 4 -__ -6+
/ \

En mis "imágenes", () significa conectar cables, entonces (++) significa 2 rojos juntos y (-) significa 2 negros juntos y (- ++) significa 2 rojos y 2 negros de diferentes paneles juntos. También intenté dibujar los paneles como números, + 1- es el panel uno con un cable rojo "+" y un cable negro "-".

¡Que te diviertas!

— Cuenta
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Bienvenido a StackExchange, Bill. Hay un ingenioso y pequeño botón de herramienta esquemática en la barra de herramientas del editor. (Eso es lo que Sweber usó para su esquema). ¡Es mucho mejor que el arte ASCII!

— Transistor