Nadzor potrošnje električne energije i okoliša putem Sigfoxa: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Opis

Ovaj projekt će vam pokazati kako povećati potrošnju električne energije u prostoriji na trofaznoj distribuciji energije, a zatim je poslati na server koristeći Sigfox mrežu svakih 10 minuta.

Kako mjeriti snagu?

Dobili smo tri strujne stezaljke iz starog mjerača energije.

Budi pazljiv ! Za ugradnju stezaljki potreban je električar. Također, ako ne znate koja stezaljka vam je potrebna za instalaciju, električar vam može savjetovati.

Koji će se mikrokontroleri koristiti?

Koristili smo Snootlab Akeru karticu koja je kompatibilna s Arduinom.

Radi li na svim električnim brojilima?

Da, mjerimo samo struju zahvaljujući stezaljkama. Tako možete računati potrošnju linije koju želite.

Koliko je vremena potrebno za izradu?

Kada budete imali sve hardverske zahtjeve, izvorni kod je dostupan na Githubu. Tako ćete u roku od sat -dva uspjeti da to uspije.

Trebam li neko prethodno znanje?

Morate znati što radite električno i kako koristiti Arduino i Actoboard.

Za Arduino i Actoboard sve osnove možete naučiti od Googlea. Vrlo jednostavan za upotrebu.

Ko smo mi?

Zovemo se Florian PARIS, Timothée FERRER-LOUBEAU i Maxence MONTFORT. Studenti smo na Univerzitetu Pierre et Marie Curie u Parizu. Ovaj projekat vodi se u obrazovne svrhe u francuskoj inženjerskoj školi (Polytech'Paris-UPMC).

Korak 1: Sigfox & Actoboard

Šta je Sigfox?

Sigfox koristi radio tehnologiju u ultra uskom pojasu (UNB). Učestalost signala je oko 10Hz-90Hz, pa je signal teško otkriti zbog šuma. Međutim, Sigfox je izumio protokol koji može dešifrirati signal u šumu. Ova tehnologija ima veliki domet (do 40 km), štoviše, potrošnja čipa je 1000 puta manja od GSM čipa. Sigfox čip ima veliki vijek trajanja (do 10 godina). Ipak, sigfox tehnologija ima ograničenje prijenosa (150 poruka po 12 bajtova dnevno). Zato je sigfox rješenje za povezivanje posvećeno Internetu stvari (IoT).

Šta je Actoboard?

Actoboard je internetska usluga koja omogućava korisniku stvaranje grafičkih prikaza (nadzornih ploča) za prikaz podataka uživo, ima mnogo mogućnosti prilagođavanja zahvaljujući stvaranju widgeta. Podaci se šalju s našeg Arduino čipa zahvaljujući integriranom Sigfox modulu. Kada kreirate novi widget, samo morate odabrati varijablu koja vas zanima, a zatim odabrati vrstu grafikona koju želite koristiti (trakasti grafikon, oblak točaka …) i na kraju raspon promatranja. Naša kartica će slati podatke od otimača (pritisak, temperatura, osvjetljenje) i sa trenutnih stezaljki, informacije će se prikazivati dnevno i sedmično, kao i novac potrošen na električnu energiju

Korak 2: Hardverski zahtjevi

U ovom vodiču koristit ćemo:

• Snootlab-Akeru
• Štit Arduino Seeed Studio
• LEM EMN 100-W4 (samo stezaljke)
• Otpornik fotoćelije
• BMP 180
• A SEN11301P
• RTC

Pazite: budući da imamo samo hardver za mjerenje struje, napravili smo neke pretpostavke. Pogledajte sljedeći korak: električna studija.

-Raspberry PI 2: Koristili smo Raspberry da prikažemo Actoboard podatke na ekranu pored električnog brojila (malina zauzima manje prostora od uobičajenog računara).

-Snootlab Akeru: Ova Arduino kartica koja sadrži cijeli sigfox modul sadrži softver za nadzor koji nam omogućuje analizu podataka sa senzora i njihovo slanje na Actoboard.

-Grove Shield: To je dodatni modul koji je priključen na Akeru čip, sadrži 6 analognih portova i 3 I²C porta koji se koriste za priključivanje naših senzora

-LEM EMN 100-W4: Ove stezaljke pojačala su spojene na svaku fazu električnog brojila, koristimo paralelni otpornik za dobivanje slike potrošene struje s točnošću od 1,5%.

-BMP 180: Ovaj senzor mjeri temperaturu od -40 do 80 ° C, kao i ambijentalni tlak od 300 do 1100 hPa, mora se priključiti na I2C utor.

-SEN11301P: Ovaj senzor nam također omogućava mjerenje temperature (mi ćemo je koristiti za tu funkciju jer je preciznija -> 0,5% umjesto 1 ° C za BMP180) i vlažnost sa 2% tačnosti.

-Fotootpornik: Koristimo tu komponentu za mjerenje svjetline, to je poluprovodnik s visokim otporom koji smanjuje otpor kada se svjetlina poveća. Za opis smo odabrali pet raspona otpornosti

Korak 3: Električna studija

Prije nego što se upustite u programiranje, preporučljivo je znati zanimljive podatke koje treba vratiti i kako ih iskoristiti. Za to realiziramo elektrotehničku studiju projekta.

Struju vraćamo u redove zahvaljujući tri strujne stezaljke (LEM EMN 100-W4). Struja tada prolazi u otporu od 10 Ohma. Napetost u granicama otpora je slika struje u odgovarajućoj liniji.

Pazite, u elektrotehnici snaga na dobro izbalansiranoj trofaznoj mreži računa se prema sljedećoj relaciji: P = 3*V*I*cos (Phi).

Ovdje smatramo ne samo da je trofazna mreža uravnotežena, već i da je cos (Phi) = 1. Faktor snage jednak 1 uključuje opterećenja isključivo otporna. Ono što je nemoguće u praksi. Slike napetosti struja linija direktno se uzorkuju tokom 1 sekunde na Snootlab-Akeru. Vraćamo vrijednost max svake napetosti. Zatim ih dodajemo kako bismo dobili ukupnu količinu struje koju potroši instalacija. Zatim izračunavamo efektivnu vrijednost prema sljedećoj formuli: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Zatim izračunavamo stvarnu vrijednost struje, koju utvrđujemo postavljanjem brojača vrijednosti otpora, kao i koeficijenta strujnih stezaljki: Irms = Vrms*res*(1/R) (res je rezolucija ADC 4,88mv/bit)

Nakon što je poznata efektivna količina struje instalacije, izračunavamo snagu prema formuli koja se vidi više. Tada oduzimamo potrošenu energiju. Rezultat pretvaramo u kW.h: W = P*t

Na kraju izračunavamo cijenu u kW.h uzimajući u obzir da je 1kW.h = 0,15 €. Zanemarujemo troškove pretplate.

Korak 4: Povezivanje cijelog sistema

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• FOTOČELICA A3
• DETEKTOR 7
• LED 8
• DHTPIN 2
• DHTTIP DHT21 // DHT 21
• BAROMETAR 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085TIP Adafruit_BMP085

Korak 5: Preuzmite kôd i prenesite kôd

Sada ste svi dobro povezani, kôd možete preuzeti ovdje:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Kôd je na francuskom, za one kojima trebaju objašnjenja, slobodno pitajte u komentarima.

Sada imate kôd, morate ga učitati u Snootlab-Akeru. Za to možete koristiti Arduino IDE. Nakon što se kôd učita, možete vidjeti reagira li LED dioda na vaše pokrete.

Korak 6: Postavite Actoboard

Sada vaš sistem radi, možete vizualizirati podatke na actoboard.com.

Povežite se sa svojim ID-om i lozinkom koje ćete dobiti od Sigfoxa ili Snootlab-Akeru kartice.

Nakon što to učinite, morate stvoriti novu nadzornu ploču. Nakon toga možete dodati željene widgete na nadzornu ploču.

Podaci stižu na francuski, pa evo ekvivalenata:

• Energija_KWh = Energija (u KW.h)
• Cout_Total = Ukupna cijena (pod pretpostavkom 1KW.h = 0,15 €)
• Humidite = Vlažnost
• Lumiere = Svjetlo

Korak 7: Analiza podataka

Da, ovo je kraj!

Sada možete vizualizirati svoju statistiku onako kako želite. Neka objašnjenja su uvijek dobra za razumijevanje kako se razvijaju:

• Energie_KWh: resetirat će se svaki dan u 00:00
• Cout_Total: ovisno o Energie_KWh, pretpostavljajući 1KW.h jednako 0,15 €
• Temperatura: u ° Celzijusa
• Humidit: u %HR
• Prisutnost: ako je neko bio između dva, pošaljite putem Sigfoxa
• Lumiere: intenzitet svjetla u prostoriji; 0 = crna soba, 1 = tamna soba, 2 = soba osvijetljena, 3 = svijetla soba, 4 = vrlo svijetla soba

Uživajte u svojoj ploči za upravljanje!

Korak 8: Prenesite svoje znanje

Sada je naš sistem gotov, radit ćemo na drugim projektima.

Međutim, ako želite nadograditi ili poboljšati sistem, slobodno razmijenite u komentarima!

Nadamo se da će vam dati neke ideje. Ne zaboravite ih podijeliti.

Želimo vam sve najbolje u vašem DIY projektu.

Timothée, Florian i Maxence