Poraba električne energije in nadzor okolja prek Sigfoxa: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Opis

Ta projekt vam bo pokazal, kako povečati porabo električne energije v prostoru na trifazni distribuciji električne energije in jo nato poslati vsakih 10 minut na strežnik z uporabo omrežja Sigfox.

Kako meriti moč?

Iz starega števca energije smo dobili tri trenutne sponke.

Bodi previden ! Za namestitev sponk je potreben električar. Če tudi ne veste, katero objemko potrebujete za namestitev, vam lahko svetuje električar.

Kateri mikrokrmilniki bodo uporabljeni?

Uporabili smo kartico Snootlab Akeru, ki je združljiva z Arduinom.

Ali deluje na vseh števcih električne energije?

Da, zahvaljujoč sponkam merimo samo tok. Tako lahko preštejete porabo želene linije.

Koliko časa traja, da ga naredite?

Ko imate vse strojne zahteve, je izvorna koda na voljo v Githubu. Tako vam bo v eni uri ali dveh uspelo.

Ali potrebujem predznanje?

Vedeti morate, kaj počnete električno in kako uporabljati Arduino in Actoboard.

Za Arduino in Actoboard se lahko vse osnove naučite od Googla. Zelo enostaven za uporabo.

Kdo smo mi?

Naša imena so Florian PARIS, Timothée FERRER-LOUBEAU in Maxence MONTFORT. Smo študentje na Univerzi Pierre et Marie Curie v Parizu. Ta projekt je namenjen izobraževanju v francoski inženirski šoli (Polytech'Paris-UPMC).

Korak: Sigfox & Actoboard

Kaj je Sigfox?

Sigfox uporablja radijsko tehnologijo v ultra ozkem pasu (UNB). Frekvenca signala je okoli 10Hz-90Hz, zato je signal zaradi hrupa težko zaznati. Vendar je Sigfox izumil protokol, ki lahko dešifrira signal v hrupu. Ta tehnologija ima velik doseg (do 40 km), poleg tega je poraba čipa 1000 -krat manjša od čipa GSM. Sigfox čip ima odlično življenjsko dobo (do 10 let). Kljub temu ima tehnologija sigfox omejitev prenosa (150 sporočil po 12 bajtov na dan). Zato je sigfox povezljiva rešitev, namenjena internetu stvari (IoT).

Kaj je Actoboard?

Actoboard je spletna storitev, ki uporabniku omogoča ustvarjanje grafov (nadzornih plošč) za prikaz podatkov v živo, saj ima zaradi ustvarjanja gradnikov veliko možnosti prilagajanja. Podatki se pošiljajo z našega čipa Arduino zahvaljujoč vgrajenemu modulu Sigfox. Ko ustvarite nov pripomoček, morate samo izbrati spremenljivko, ki vas zanima, nato pa izbrati vrsto grafa, ki ga želite uporabiti (črtni graf, oblak točk …) in na koncu razpon opazovanja. Naša kartica bo pošiljala podatke iz zapornikov (tlak, temperatura, osvetlitev) in iz trenutnih sponk, podatki bodo prikazani dnevno in tedensko ter denar, porabljen za elektriko

2. korak: zahteve strojne opreme

V tej vadnici bomo uporabljali:

• Snootlab-Akeru
• Ščit Arduino Seeed Studio
• LEM EMN 100-W4 (samo sponke)
• Upor fotocelice
• BMP 180
• A SEN11301P
• RTC

Pazite: ker imamo samo strojno opremo za merjenje toka, smo naredili nekaj predpostavk. Oglejte si naslednji korak: električna študija.

-Maslina PI 2: Malino smo uporabili za prikaz podatkov Actoboard na zaslonu poleg električnega števca (malina zavzame manj prostora kot običajen računalnik).

-Snootlab Akeru: Ta kartica Arduino s številkami modula sigfox vsebuje programsko opremo za spremljanje, ki nam omogoča analizo podatkov s senzorjev in njihovo pošiljanje na Actoboard.

-Grove Shield: To je dodatni modul, ki je priključen na čip Akeru, ima 6 analognih vrat in 3 vrata I²C, ki se uporabljajo za priključitev naših senzorjev

-LEM EMN 100-W4: Te ojačevalne sponke so priklopljene na vsako fazo električnega števca. Uporabljamo vzporedni upor za pridobitev slike porabljenega toka z natančnostjo 1,5%.

-BMP 180: Ta senzor meri temperaturo od -40 do 80 ° C in zunanji tlak od 300 do 1100 hPa, priključiti ga je treba v režo I2C.

-SEN11301P: Ta senzor nam omogoča tudi merjenje temperature (to bomo uporabili za to funkcijo, saj je natančnejša -> 0,5% namesto 1 ° C za BMP180) in vlažnost z natančnostjo 2%.

-Fotoreistor: To komponento uporabljamo za merjenje svetlosti, je zelo uporen polprevodnik, ki zmanjša svojo upornost, ko se svetlost poveča. Za opis smo izbrali pet razponov upora

3. korak: Študija o elektriki

Preden se lotite programiranja, je priporočljivo vedeti zanimive podatke, ki jih želite pridobiti, in kako jih izkoristiti. Za to izvajamo elektrotehnično študijo projekta.

Po treh tokovnih sponah (LEM EMN 100-W4) dobimo tok nazaj v vrstice. Tok nato preide v upor 10 Ohmov. Napetost na mejah upora je slika toka v ustrezni črti.

Pazite, v elektrotehniki moč na dobro uravnoteženem trifaznem omrežju računamo po naslednjem razmerju: P = 3*V*I*cos (Phi).

Tu ne upoštevamo le, da je trifazno omrežje uravnoteženo, ampak tudi, da je cos (Phi) = 1. Faktor moči, enak 1, vključuje obremenitve izključno uporovno. Kar je v praksi nemogoče. Slike napetosti tokov vodov se neposredno vzorčijo v 1 sekundi na Snootlabu-Akeru. Vrnemo vrednost max vsake napetosti. Nato jih dodamo, da dobimo skupno količino toka, ki ga porabi namestitev. Nato izračunamo efektivno vrednost po naslednji formuli: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Nato izračunamo dejansko vrednost toka, ki jo ugotovimo z nastavitvijo štetja vrednosti uporov in koeficienta tokovnih sponk: Irms = Vrms*res*(1/R) (res je ločljivost ADC 4,88mv/bit)

Ko je znana efektivna količina toka instalacije, izračunamo moč po formuli, ki je vidna višje. Od nje nato odštejemo porabljeno energijo. Rezultat pretvorimo v kW.h: W = P*t

Končno izračunamo ceno v kW.h, če upoštevamo, da je 1kW.h = 0,15 €. Stroške naročnine zanemarjamo.

4. korak: Povežite ves sistem

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

5. korak: Prenesite kodo in naložite kodo

Zdaj ste vsi dobro povezani, kodo lahko prenesete tukaj:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Koda je v francoščini, za tiste, ki potrebujejo nekaj pojasnil, pa vprašajte v komentarjih.

Zdaj imate kodo, ki jo morate naložiti v Snootlab-Akeru. Za to lahko uporabite IDE Arduino. Ko je koda naložena, lahko vidite, ali se LED odziva na vaša gibanja.

6. korak: Nastavite Actoboard

Zdaj vaš sistem deluje, podatke si lahko vizualizirate na spletnem mestu actoboard.com.

Povežite se z vašim ID-jem in geslom, ki jih prejmete od Sigfoxa ali kartice Snootlab-Akeru.

Ko končate, morate ustvariti novo nadzorno ploščo. Po tem lahko na nadzorno ploščo dodate želene pripomočke.

Podatki prihajajo v francoščini, zato so tukaj enakovredni:

• Energija_KWh = Energija (v KWh)
• Cout_Total = skupna cena (ob predpostavki 1KW.h = 0,15 €)
• Humidit = Vlažnost
• Lumiere = Svetloba

7. korak: Analiza podatkov

Ja, to je konec!

Zdaj lahko vizualizirate svojo statistiko tako, kot želite. Nekaj pojasnil je vedno dobro razumeti, kako se razvija:

• Energie_KWh: ponastavi se vsak dan ob 00:00
• Cout_Total: odvisno od Energie_KWh, ob predpostavki, da je 1KW.h enako 0,15 €
• Temperatura: v ° Celzija
• Vlažnost: v %HR
• Prisotnost: če je bil nekdo med dvema pošlji prek Sigfoxa
• Lumiere: jakost svetlobe v prostoru; 0 = črna soba, 1 = temna soba, 2 = osvetljena soba, 3 = svetla soba, 4 = zelo svetla soba

Uživajte v nadzorni plošči!

8. korak: Prinesite svoje znanje

Zdaj je naš sistem dokončan, delali bomo druge projekte.

Če pa želite sistem nadgraditi ali izboljšati, ga v komentarjih zamenjajte!

Upamo, da vam bo dal nekaj idej. Ne pozabite jih deliti.

Želimo vam vse najboljše pri vašem DIY projektu.

Timothée, Florian in Maxence