Pametni sistem za spremljanje energije: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

V Kerali (Indija) porabo energije spremljajo in izračunajo s pogostimi obiski tehnikov iz oddelka za elektriko/energijo za izračun cene energije, kar je dolgotrajna naloga, saj bo na tem območju na tisoče hiš. Ni določb za preverjanje ali analizo posamezne porabe energije hiš v določenem časovnem obdobju niti za izdelavo poročila o pretoku energije na določenem območju. To ne velja le za Keralo, ampak povsod po svetu. Predlagam pameten sistem za spremljanje energije s pomočjo Arduina za lažji pregled, spremljanje, analizo in izračun cene vozovnice za energijo. Sistem s stalnim nalaganjem podatkov o porabi energije (z uporabo edinstvenega ID -ja uporabnika) v bazo podatkov v oblaku s pomočjo oblačne povezljivosti naprave. Dodatno bo omogočil ustvarjanje grafikonov in poročil za posamezne uporabnike ali območja za analizo porabe energije in pretoka energije posamezne hiše ali regije.

Zaloge

1. Arduino Uno
2. LCD zaslon
3. Senzor toka (ACS712)

1. korak: Uvod

V Kerali (Indija) porabo energije spremljajo in izračunajo s pogostimi obiski tehnikov iz oddelka za elektriko/energijo za izračun cene energije, kar je dolgotrajna naloga, saj bo na tem območju na tisoče hiš. Ni določb za preverjanje ali analizo posamezne porabe energije hiš v določenem časovnem obdobju niti za izdelavo poročila o pretoku energije na določenem območju. To ne velja le za Keralo, ampak povsod po svetu.

Ta projekt vključuje razvoj pametnega sistema za spremljanje energije, ki bo olajšal pregled, spremljanje, analizo in izračun cene energije. Sistem bo dodatno omogočal ustvarjanje grafikonov in poročil, specifičnih za uporabnika ali območja, za analizo porabe energije in pretoka energije. Sistemski modul, ki bo dobil edinstveno uporabniško kodo za identifikacijo določene stanovanjske enote, kjer je treba izmeriti porabo energije. Porabo energije bomo spremljali s pomočjo tokovnega senzorja, ki je povezan s ploščo Arduino z uporabo analogne povezave. Podatki o porabi energije in edinstvena uporabniška koda uporabnika bodo v realnem času naloženi v namensko storitev v oblaku. Podatki iz oblaka bodo dostopali in analizirali oddelek za energijo za izračun individualne porabe energije, izdelavo individualnih in skupnih energetskih tabel, izdelavo energetskih poročil in za podroben energetski pregled. Modul LCD zaslona je mogoče vgraditi v sistem za prikaz vrednosti merjenja energije v realnem času. Sistem bo deloval neodvisno, če je priključen prenosni vir napajanja, na primer suhocelična baterija ali Li-Po baterija.

2. korak: potek dela

Glavni cilj tega projekta je optimizirati in zmanjšati porabo energije pri uporabniku. To ne bo le zmanjšalo celotnih stroškov energije, ampak bo tudi prihranilo energijo.

Napajanje iz električnega omrežja se črpa in prehaja skozi senzor toka, ki je integriran v gospodinjsko vezje. AC tok, ki teče skozi obremenitev, zazna modul trenutnega tipala (ACS712), izhodni podatki iz senzorja pa se napajajo na analogni pin (A0) Arduino UNO. Ko Arduino sprejme analogni vhod, je merjenje moči/energije znotraj skice Arduino. Izračunana moč in energija se nato prikažeta na modulu LCD zaslona. Pri analizi izmeničnega tokokroga se napetost in tok s časom spreminjata sinusno.

Realna moč (P): To je moč, ki jo naprava uporablja za koristno delo. Izraženo je v kW.

Realna moč = napetost (V) x tok (I) x cosΦ

Reaktivna moč (Q): To se pogosto imenuje namišljena moč, ki je mera moči, ki niha med virom in obremenitvijo, kar ne opravlja nobenega koristnega dela. Izraženo je v kVAr

Reaktivna moč = napetost (V) x tok (I) x sinΦ

Navidezna moč (S): Opredeljena je kot produkt napetosti korenskega povprečja (RMS) in RMS toka. To lahko opredelimo tudi kot rezultat dejanske in reaktivne moči. Izraženo je v kVA

Navidezna moč = napetost (V) x tok (I)

Razmerje med resnično, reaktivno in navidezno močjo:

Realna moč = Navidezna moč x cosΦ

Reaktivna moč = Navidezna moč x sinΦ

Skrbi nas le dejanska moč analize.

Faktor moči (pf): Razmerje dejanske moči in navidezne moči v vezju se imenuje faktor moči.

Faktor moči = dejanska moč/navidezna moč

Tako lahko izmerimo vse oblike moči in faktor moči z merjenjem napetosti in toka v tokokrogu. V naslednjem razdelku so opisani koraki, potrebni za izračun potrebnih izračunov porabe energije.

AC tok se običajno meri z uporabo tokovnega transformatorja. ACS712 je bil izbran kot trenutni senzor zaradi nizkih stroškov in manjše velikosti. Senzor toka ACS712 je senzor toka Hall -ovega učinka, ki natančno meri tok, ko je induciran. Zazna se magnetno polje okoli izmenične žice, ki daje enakovredno analogno izhodno napetost. Izhod analogne napetosti nato obdela mikrokontroler za merjenje toka skozi obremenitev.

Hall -ov učinek je nastanek napetostne razlike (Hallova napetost) na električnem prevodniku, prečni na električni tok v prevodniku in magnetno polje pravokotno na tok.

3. korak: Testiranje

Izvorna koda je posodobljena tukaj.

Na sliki je prikazan serijski izhod iz izračuna energije.

4. korak: Prototip

5. korak: Reference

instructables.com, electronicshub.org