Pametni sistem za nadzor energije: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

U Kerali (Indija), potrošnja energije se prati i izračunava čestim obilascima tehničara iz odjeljenja za električnu energiju/energiju radi izračunavanja cijene energije, što je dugotrajan zadatak jer će u tom području biti na hiljade kuća. Ne postoji odredba za provjeru ili analizu pojedinačne potrošnje energije kuća u određenom vremenskom periodu niti za izradu izvještaja o protoku energije u određenom području. Ovo nije samo slučaj u Kerali, već u mnogim mjestima u svijetu. Predlažem pametan sustav za nadzor energije uz pomoć Arduina kako bi se olakšala inspekcija, nadzor, analiza i izračun cijene energije. Sistem neprestanim postavljanjem podataka o potrošnji energije (koristeći jedinstveni korisnički ID) u bazu podataka u oblaku uz pomoć oblačne povezanosti uređaja. Dodatno će omogućiti generiranje grafikona i izvještaja specifičnih za korisnika ili područja za analizu potrošnje energije i protoka energije u pojedinačnoj kući ili regiji.

Supplies

1. Arduino Uno
2. LCD displej
3. Senzor struje (ACS712)

Korak 1: Uvod

U Kerali (Indija), potrošnja energije se prati i izračunava čestim obilascima tehničara iz odjela za električnu energiju/energiju radi izračunavanja cijene energije, što je dugotrajan zadatak jer će u tom području biti na hiljade kuća. Ne postoji odredba za provjeru ili analizu pojedinačne potrošnje energije kuća u određenom vremenskom periodu niti za izradu izvještaja o protoku energije u određenom području. Ovo nije samo slučaj u Kerali, već u mnogim mjestima u svijetu.

Ovaj projekt uključuje razvoj pametnog sistema za nadzor energije koji će olakšati inspekciju, nadzor, analizu i obračun cijene energije. Sustav će dodatno omogućiti generiranje grafikona i izvješća specifičnih za korisnika ili područja za analizu potrošnje energije i protoka energije. Sistemski modul koji će dobiti jedinstveni korisnički kod za identifikaciju određene stambene jedinice u kojoj se mora mjeriti potrošnja energije. Potrošnja energije će se pratiti uz pomoć trenutnog senzora povezanog s Arduino pločom pomoću analogne veze. Podaci o potrošnji energije i jedinstveni korisnički kod korisnika bit će učitani u namjensku uslugu u oblaku u stvarnom vremenu. Odsjek za energetiku će pristupiti i analizirati podatke iz oblaka kako bi izračunao pojedinačnu potrošnju energije, generirao pojedinačne i kolektivne energetske karte, generirao energetske izvještaje i za detaljnu energetsku inspekciju. Modul LCD ekrana može se integrirati u sistem za prikaz mjernih vrijednosti energije u stvarnom vremenu. Sistem će raditi nezavisno ako je priključen prijenosni izvor napajanja, poput baterije sa suhom ćelijom ili Li-Po baterije.

Korak 2: Tok rada

Glavni fokus ovog projekta je optimizirati i smanjiti potrošnju energije od strane korisnika. Ovo ne samo da smanjuje ukupne troškove energije, već će i uštedjeti energiju.

Napajanje iz mreže naizmjenične struje crpi se i prolazi kroz osjetnik struje koji je integriran u krug domaćinstva. Modul senzorske struje (ACS712) očitava izmjeničnu struju koja prolazi kroz opterećenje, a izlazni podaci sa senzora dovode se na analogni pin (A0) Arduino UNO. Kada Arduino primi analogni ulaz, mjerenje snage/energije je unutar Arduino skice. Izračunata snaga i energija se zatim prikazuju na modulu LCD ekrana. U analizi kruga naizmjenične struje, i napon i struja variraju sinusoidno s vremenom.

Realna snaga (P): Ovo je snaga koju uređaj koristi za koristan rad. Izražava se u kW.

Realna snaga = Napon (V) x Struja (I) x cosΦ

Reaktivna snaga (Q): Ovo se često naziva zamišljena snaga koja je mjera snage koja oscilira između izvora i opterećenja, a koja ne obavlja nikakav koristan posao. Izražava se u kVAr

Reaktivna snaga = Napon (V) x Struja (I) x sinΦ

Prividna snaga (S): Definira se kao umnožak korijena srednje vrijednosti (RMS) napona i RMS struje. Ovo se također može definirati kao rezultat stvarne i reaktivne snage. Izražava se u kVA

Prividna snaga = Napon (V) x Struja (I)

Odnos između stvarne, reaktivne i prividne snage:

Realna snaga = Prividna snaga x cosΦ

Reaktivna snaga = Prividna snaga x sinΦ

Brine nas samo stvarna moć analize.

Faktor snage (pf): Odnos stvarne snage prema prividnoj snazi u kolu naziva se faktor snage.

Faktor snage = Realna snaga/Prividna snaga

Tako možemo mjeriti sve oblike snage kao i faktor snage mjerenjem napona i struje u krugu. U sljedećem odjeljku razmatraju se koraci poduzeti za dobijanje mjerenja koja su potrebna za izračunavanje potrošnje energije.

Naizmjenična struja se konvencionalno mjeri pomoću transformatora struje. ACS712 je izabran kao trenutni senzor zbog niske cijene i manje veličine. Senzor struje ACS712 je Hall -ov senzor struje koji precizno mjeri struju kada se inducira. Otkriveno je magnetsko polje oko izmjenične žice koje daje ekvivalentni analogni izlazni napon. Izlaz analognog napona zatim obrađuje mikrokontroler za mjerenje protoka struje kroz opterećenje.

Hall efekt je stvaranje razlike napona (Hallov napon) na električnom vodiču, poprečno na električnu struju u vodiču i magnetsko polje okomito na struju.

Korak 3: Testiranje

Izvorni kod je ažuriran ovdje.

Slika prikazuje serijski izlaz iz proračuna energije.

Korak 4: Prototip

Korak 5: Reference

instructables.com, electronicshub.org