Solar Insolation Measurement System using Estimationtechnique from a Brightness Sensor

Abstract

This thesis presents study and design of low cost, high performance solar insolation measurement. The proposed measurement system consists of a brightness sensor that can measure brightness due to UV, visible light and infrared lights. The brightness values then are recorded into the data collection resources through the Arduino board. These parameters are compared with the standard values. The experimental results show that the visible light provided the best representative data for the standard solar insolation values with R2 of 0.98 , following by the UV and the infrared with R2 of 0.97 and 0.94 , respectively. As a result, the visible light was used to form the equation for determining the solar insolation, which was Isolar=246Xvis+ 126. In addition, the results also showed that when the number of data decreased, the accuracy value decreases when the amount of data samplied in the range up to 60 seconds were only slightly decreased with the error rate less than 1%. The proposed measurement system achieved high accuracy of 97.94% with relatively low cost of 1,345 Baht (45 $US), which is 10-15 times decreased compared to the standard measurement system.

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการศึกษาและออกแบบระบบการวัดรังสีอาทิตย์ราคาประหยัดที่มีสมรรถนะการวัดไม่ด้อยกว่าระบบการวัดมาตรฐานเดิมซึ่งมีราคาแพง ระบบประกอบด้วยเซ็นเซอร์วัดความสว่างด้วยค่ารังสีอัลตร้าไวโอเลต แสงขาว และ รังสีอินฟราเรด ซึ่งข้อมูลที่ได้จากวัดนี้จะถูกบันทึกลงในแหล่งเก็บข้อมูลผ่านบอร์ดอาร์ดูวโน เพื่อศึกษาความสัมพันธ์โดยทำการเทียบค่ากับค่าการวัดความเข้มแสงจากเครื่องมาตรฐาน ผลการวิจัยพบว่า ความเข้มแสงอาทิตย์ มีค่าแปรผันตามค่าความสว่างของแสงขาว มากที่สุด ที่ระดับค่าสมการถดถอย 0.98 รองลงมาเป็นรังสีอัลตร้าไวโอเลต และอินฟราเรด ที่ระดับ 0.97 และ 0.94ตามลำดับ ด้วยเหตุนี้ งานวิจัยจึงได้เลือกใช้ข้อมูลความสว่างของแสงขาว ในการสร้างสมการความสัมพันธ์เพื่อหาค่าความเข้มแสงอาทิตย์ ซึ่งได้ค่าความสัมพันธ์ Isolar=246Xvis+ 126 นอกจากนี้ การวิจัยยังมีการศึกษา ผลกระทบของจำนวนข้อมูลต่อค่าความถูกต้องของการวัดที่ระดับค่าต่าง ๆ ในช่วงระยะเวลาไม่เกิน 60 วินาที พบว่า ค่าความถูกต้องมีค่าลดลงเพียงเล็กน้อยเมื่อจำนวนข้อมูลลดลงด้วยอัตราความผิดพลาดที่น้อยกว่าร้อยละ 1 ในขณะที่มีต้นทุนระบบเพียง 1,345 บาท (45 ดอลล่าร์) ซึ่งลดลงประมาณ 10-15 เท่า เมื่อเทียบกับเครื่องวัดแบบเดิม