Arduino UNOとEthernetシールドで太陽放射を測定する自作ピラノメーター

必要な部品と材料

部品	詳細	数量
Arduino UNO		1
Arduino Ethernet Shield 2		1
ソーラーセル（小型）	電卓用など	1
抵抗 10kΩ	負荷抵抗として必須	1

必要な工具

デジタルマルチメーター

このプロジェクトについて

背景

温度・湿度・照度センサーは安価に手に入りますが、太陽放射（日射量）を測るピラノメーターは200〜800ドルと高価。自宅にソーラーパネル設置を検討していた筆者は、安価に日射量を推定できる自作デバイスを考案しました。

太陽電池は光エネルギーを電気エネルギーに変換するため、入射する日射量に比例して電圧・電流を生成します。この関係を利用し、ソーラーセルの出力電力を面積で割ることで日射量（W/m²）を推定します。

セットアップ

ソーラーセルの2線（黒=GND、赤=VCC）をマルチメーターで極性確認。
GNDをArduino GNDへ、VCCをアナログピンA0へ10kΩ抵抗を介して接続。この抵抗はセル内部抵抗より十分大きくする必要があり、計算の基準になります。

計算式

Arduino基準電圧 = 5V（ボードにより異なる場合あり）
ソーラーセル最大出力電圧（仕様書確認、電卓用なら約5V）
セル寸法（長さ×幅、mm単位で測定）

電力 = (analogRead(A0)²) / 抵抗値(kΩ)
面積 = 長さ × 幅 / 1,000,000 (m²)
日射量 = 電力 / 面積 (W/m²)

サンプルコード（スタンドアロン版）

#define ANALOG_PIN A0
#define RESISTANCE 10  // kΩ
#define PANEL_LENGTH 60  // mm
#define PANEL_WIDTH 20   // mm

volatile float Area, Power, Radiation;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while(!Serial);
  delay(100);
}

void loop() {
  Area = PANEL_LENGTH * PANEL_WIDTH / 10000.0;  // m²
  Power = pow(analogRead(ANALOG_PIN), 2) / RESISTANCE;
  Radiation = Power / Area;
  
  char msg[64];
  sprintf(msg, "Solar Radiation: %.2f W/m2", Radiation);
  Serial.println(msg);
  delay(1000);
}

晴天時の日射量は150〜300 W/m²程度、快晴・赤道付近では900 W/m²に達することも。

EthernetシールドでWeb公開

Ethernetシールドを重ねるだけで、ブラウザから日射量を確認可能。5秒ごとに自動更新されるシンプルなWebサーバー機能を追加したコードも用意されています（MACアドレス・IPアドレスは環境に合わせて設定）。

回路図

ソーラーセル・負荷抵抗・Arduino接続のシンプルな回路図を参照してください。

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