Monitoramento Solar IoT com ESP8266: ThingSpeak e MQTT

Índice🔗

Componentes e Conceitos Fundamentais
Montagem do CircuitoDetector de fumaça com ESP8266 e alarme sonoroMonte um detector de fumaça inteligente com ESP8266 e MQ-2. Tutorial que ensina montagem, programação e integração IoT para sistemas residenciais. e Hardware
Calibração de SensoresDetector de vazamento de gás com ESP8266Aprenda a montar e programar um sistema IoT de detecção de gás com ESP8266, sensores MQ, notificações e protocolos de segurança avançados.
Programação do ESP8266Monitor de nível de água com ESP8266 para reservatóriosAprenda a monitorar e gerenciar reservatórios com sensores, ESP8266 e integração IoT em aplicações agrícolas e residenciais, de forma prática e precisa.: ThingSpeak e MQTT
Aquisição e Processamento de Dados
Conectividade IoT e Visualização Remota
Otimizações e Análise Avançada
Casos de Uso e Aplicações Práticas
Conclusão

Introdução🔗

A energia solar exige monitoramento contínuo para maximizar eficiência, prever manutenção e integrar-se a sistemas inteligentes. Com o ESP8266, microcontrolador Wi-FiMonitor de qualidade da água com ESP8266 para piscinasAprenda a montar um sistema IoT completo com ESP8266 para monitorar pH, cloro e temperatura em piscinas, garantindo segurança e eficiência. de baixo custo, é possível construir uma solução IoT que coleta dados em tempo real, envia para a nuvem e oferece insights acionáveis. Este artigo unifica teoria e prática, desde medições elétricas com sensores até análise preditiva, cobrindo dois enfoques complementares: ThingSpeak para dashboardsDashboard de monitoramento remoto com ESP8266Aprenda a criar um dashboard IoT com ESP8266, integrando sensores, segurança avançada e otimização de comunicação para monitoramento remoto eficiente. simples e MQTTSistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar cortinas com ESP8266. Aprenda componentes, montagem, programação e integração IoT para conforto e eficiência energética. para sistemas escaláveis.

Componentes e Conceitos Fundamentais🔗

Componentes Necessários

Componente	Descrição
ESP8266 (NodeMCU)	Microcontrolador com Wi-Fi integrado para comunicação IoT.
Sensor ACS712	Mede corrente DC/AC (0-30A) com isolamento galvânico.
Divisor de Tensão	Converte tensão alta (12V-24V) para níveis seguros (0-3.3V).
Módulo INA219	Opcional para medição precisa de tensão, corrente e potência.
Resistores 68kΩ/10kΩ	Usados no divisor de tensão.
Protoboard e Jumpers	Montagem não permanente para testes.

Conceitos-Chave

Lei de Ohm e Potência:

$$ P = V \times I $$

Montagem do Circuito e Hardware🔗

Diagrama de Conexões

flowchart TD A[Painel Solar] --> B[Sensor ACS712] A --> C[Divisor de Tensão] B --> D[ESP8266 (A0)] C --> E[ESP8266 (A1)] D --> F[Processamento de Dados] E --> F F --> G[Envio para Nuvem] G --> H[Dashboard ThingSpeak/MQTT]

Passo a Passo:

1. Conecte o ACS712Monitor de consumo de energia com ESP8266Aprenda a criar um sistema completo de monitoramento inteligente de energia com ESP8266, sensores e IoT para reduzir custos. em série com o painel solar.

2. Monte o divisor de tensão com R1=68kΩ e R2=10kΩ para medir até 24V.

3. Conecte as saídas ao ESP8266Sistema de automação residencial com ESP8266 e controle de luzesEste tutorial aborda a implementação de automação residencial com ESP8266, destacando segurança, eficiência energética, integração MQTT e interface web.: ACS712 → A0, divisor → A1.

⚠️ Dica de Segurança: Use optoacopladores (ex: PC817) para isolar circuitos de alta tensão.

Calibração de Sensores🔗

ACS712 (30A)

Saída: 2.5V em corrente zero. Cada 0.1V = 6.6A.

$$ I = \frac{(V_{sensor} - 2.5)}{0.1} \times 6.6 $$

Divisor de Tensão

Para $ V_{in} = 24V $ e $ V_{out} = 3.3V $:

$$ V_{real} = V_{medido} \times \frac{68k + 10k}{10k} = V_{medido} \times 7.8 $$

Filtragem de Dados

Aplique média móvel para reduzir ruído:

float leitura_filtrada = (0.6 * leitura_atual) + (0.4 * leitura_anterior);

Programação do ESP8266: ThingSpeak e MQTT🔗

Opção 1: ThingSpeak (HTTP)

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ThingSpeak.h>
#define SSID "sua_rede"
#define PASS "sua_senha"
#define CHANNEL_ID 12345
#define API_KEY "SUA_CHAVE"
WiFiClient client;
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(SSID, PASS);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
  ThingSpeak.begin(client);
}
void loop() {
  float corrente = (analogRead(A0) * 3.3 / 1023.0 - 2.5) * 66.0; // ACS712
  float tensao = analogRead(A1) * 3.3 / 1023.0 * 7.8; // Divisor
  float potencia = corrente * tensao;
  ThingSpeak.setField(1, corrente);
  ThingSpeak.setField(2, tensao);
  ThingSpeak.writeFields(CHANNEL_ID, API_KEY);
  delay(30000);
}

Opção 2: MQTT (Escalável)

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
const char* ssid = "SUA_REDE";
const char* mqtt_server = "IP_DO_BROKER";
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, "SENHA");
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
}
void loop() {
  if (!client.connected()) reconnect();
  client.loop();
  float corrente = ... ; // Cálculo similar ao anterior
  String payload = "{\"corrente\": " + String(corrente) + "}";
  client.publish("solar/corrente", payload.c_str());
  delay(10000);
}
void reconnect() {
  while (!client.connect("ESP_Solar")) {
    delay(5000);
  }
}

Aquisição e Processamento de Dados🔗

1. Filtragem Digital:

Média móvel (5 amostras) para suavizar leituras.

2. Cálculo de Energia AcumuladaMonitor de consumo de energia com ESP8266Aprenda a criar um sistema completo de monitoramento inteligente de energia com ESP8266, sensores e IoT para reduzir custos.:

$$ E = \sum (P \times \Delta t) \quad \text{(Wh)} $$

3. Compensação de Temperatura:

Ajuste leituras do ACS712 com sensor de temperaturaMonitor de qualidade da água com ESP8266 para piscinasAprenda a montar um sistema IoT completo com ESP8266 para monitorar pH, cloro e temperatura em piscinas, garantindo segurança e eficiência. (ex: DS18B20).

Conectividade IoT e Visualização Remota🔗

ThingSpeak

DashboardDashboard de monitoramento remoto com ESP8266Aprenda a criar um dashboard IoT com ESP8266, integrando sensores, segurança avançada e otimização de comunicação para monitoramento remoto eficiente. com gráficos de corrente, tensão e potência.
Alertas via email se a produção cair abaixo de 70% do esperado.

MQTT + Node-RED

Fluxo exemplo no Node-RED para armazenar dados em InfluxDB e exibir no Grafana.
Integração com TelegramDetector de movimento com ESP8266 para animais de estimaçãoDescubra como monitorar seus animais de estimação com IoT utilizando ESP8266 e sensores PIR, enviando alertas via Telegram, MQTT e muito mais. para notificações:

{"alerta": "Queda de 50% na produção às {{timestamp}}!"}

Segurança

Use TLS/SSL para HTTPS ou MQTTS.
Autenticação no broker MQTTSistema de controle de persianas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar persianas com ESP8266 em um guia prático, unindo eficiência energética, segurança e integração IoT para automação da sua casa. com usuário e senha.

Otimizações e Análise Avançada🔗

1. Deep SleepSistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar cortinas com ESP8266. Aprenda componentes, montagem, programação e integração IoT para conforto e eficiência energética.:

Reduza consumo do ESP8266Sistema de automação residencial com ESP8266 e controle de luzesEste tutorial aborda a implementação de automação residencial com ESP8266, destacando segurança, eficiência energética, integração MQTT e interface web. em 95%:

ESP.deepSleep(30e6); // Atualiza a cada 30 segundos

2. Machine Learning (Edge):

Use bibliotecas como TensorFlow Lite para prever produção baseada em histórico.

3. Correlação com Clima:

Integre API de previsão do tempo para ajustar expectativas de geração.

Casos de Uso e Aplicações Práticas🔗

Residencial

Otimização de Cargas: Ative lavadora ou aquecedor durante picos de produção.
Detecção de Falhas: Alertas instantâneos para sombreamento de painéis.

Industrial

Monitoramento Centralizado: Até 50 inversores em um único broker MQTTSistema de controle de persianas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar persianas com ESP8266 em um guia prático, unindo eficiência energética, segurança e integração IoT para automação da sua casa..
Relatórios Automáticos: Geração diária de PDF com eficiência por painel.

Educacional

Kit Escolar: Medir impacto de ângulo de incidência na geração.
Competições: Desafios de eficiência energéticaSistema de controle de persianas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar persianas com ESP8266 em um guia prático, unindo eficiência energética, segurança e integração IoT para automação da sua casa. entre turmas.

Conclusão🔗

Por menos de R$ 150, este projeto oferece um sistema profissional de monitoramento solar, adaptável para residências, indústrias ou laboratórios educacionais. Ao combinar ESP8266, sensores de baixo custo e protocolos como MQTT/HTTPSimulador de tráfego com ESP8266Explore a plataforma inovadora que integra simulação de tráfego, IoT, protocolos avançados e modelagem matemática para controle dinâmico e preditivo., você não só coleta dados, mas também abre portas para integração com automação residencial, análise preditiva e gestão energética inteligente. Para ir além, explore a adição de sensores ambientais (irradiância, temperatura) e controle ativo de cargas via relé.