Išmanioji energijos stebėjimo sistema: 5 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Keraloje (Indija) energijos suvartojimą stebi ir apskaičiuoja dažnai lankydamiesi elektros/energetikos departamento technikai, kad apskaičiuotų energijos kainą, o tai užima daug laiko, nes rajone bus tūkstančiai namų. Nėra jokių nuostatų, skirtų patikrinti ar išanalizuoti individualų namų energijos suvartojimą per tam tikrą laikotarpį arba sukurti ataskaitą apie energijos srautą tam tikroje srityje. Taip yra ne tik Keralos atveju, bet ir daugelyje pasaulio vietų. Aš siūlau išmaniąją energijos stebėjimo sistemą, padedant „Arduino“, kad būtų lengviau patikrinti, stebėti, analizuoti ir apskaičiuoti energijos kainą. Sistema nuolat įkeliant energijos suvartojimo duomenis (naudojant unikalų vartotojo ID) į debesų duomenų bazę, naudojant įrenginio debesies ryšį. Be to, tai leis sukurti konkretaus vartotojo ar konkrečios srities diagramas ir ataskaitas, kad būtų galima analizuoti atskiro namo ar regiono energijos suvartojimą ir energijos srautą.

Prekės

1. Arduino Uno
2. LCD ekranas
3. Srovės jutiklis (ACS712)

1 žingsnis: Įvadas

Keraloje (Indija) energijos suvartojimą stebi ir apskaičiuoja dažnai lankydamiesi elektros/energetikos departamento technikai, kad apskaičiuotų energijos kainą, o tai užima daug laiko, nes rajone bus tūkstančiai namų. Nėra jokių nuostatų, skirtų patikrinti ar išanalizuoti individualų namų energijos suvartojimą per tam tikrą laikotarpį arba sukurti ataskaitą apie energijos srautą tam tikroje srityje. Taip yra ne tik Keralos atveju, bet ir daugelyje pasaulio vietų.

Šis projektas apima pažangios energijos stebėjimo sistemos sukūrimą, kuri palengvins energijos tikrinimą, stebėjimą, analizę ir kainos apskaičiavimą. Sistema taip pat leis generuoti konkretaus vartotojo ar konkrečios srities diagramas ir ataskaitas, kad būtų galima analizuoti energijos suvartojimą ir energijos srautą. Sistemos modulis, kuriam bus suteiktas unikalus vartotojo kodas, skirtas identifikuoti konkretų būstą, kuriame reikia išmatuoti energijos suvartojimą. Energijos suvartojimas bus stebimas naudojant srovės jutiklį, prijungtą prie „Arduino“plokštės naudojant analoginį ryšį. Energijos suvartojimo duomenys ir unikalus vartotojo kodas bus įkelti į tam skirtą debesies paslaugą realiuoju laiku. Energetikos departamentas galės pasiekti ir išanalizuoti debesies duomenis, kad apskaičiuotų individualias energijos sąnaudas, sudarytų individualias ir bendras energijos diagramas, sudarytų energijos ataskaitas ir atliktų išsamų energijos patikrinimą. Į sistemą gali būti integruotas LCD ekrano modulis, rodantis energijos matavimo realiu laiku vertes. Sistema veiks nepriklausomai, jei prijungtas nešiojamasis maitinimo šaltinis, pvz., Sausų elementų baterija arba Li-Po baterija.

2 žingsnis: darbo eiga

Pagrindinis šio projekto tikslas yra optimizuoti ir sumažinti energijos suvartojimą vartotojui. Tai ne tik sumažina bendras energijos sąnaudas, bet ir taupo energiją.

Maitinimas iš kintamosios srovės tinklo paimamas ir perduodamas per srovės jutiklį, integruotą į buitinę grandinę. Krovimo srovę, einančią per apkrovą, nustato srovės jutiklio modulis (ACS712), o jutiklio išvesties duomenys tiekiami į „Arduino UNO“analoginį kaištį (A0). Kai „Arduino“gauna analoginę įvestį, galios/energijos matavimas yra „Arduino“eskizo viduje. Tada LCD ekrane rodoma apskaičiuota galia ir energija. Kintamosios srovės grandinės analizėje tiek įtampa, tiek srovė laikui bėgant kinta sinusoidiškai.

Tikroji galia (P): tai galia, kurią prietaisas naudoja naudingiems darbams atlikti. Jis išreiškiamas kW.

Tikroji galia = įtampa (V) x srovė (I) x cosΦ

Reaktyvioji galia (Q): Tai dažnai vadinama įsivaizduojama galia, kuri yra galios matas, svyruojantis tarp šaltinio ir apkrovos, o tai nedaro jokio naudingo darbo. Jis išreiškiamas kVAr

Reaktyvioji galia = įtampa (V) x srovė (I) x sinΦ

Matoma galia (S): ji apibrėžiama kaip pagrindinio kvadrato (RMS) įtampos ir RMS srovės sandauga. Tai taip pat galima apibrėžti kaip tikrosios ir reaktyviosios galios rezultatą. Jis išreiškiamas kVA

Matoma galia = įtampa (V) x srovė (I)

Santykis tarp tikrosios, reaktyviosios ir tariamosios galios:

Tikroji galia = tariama galia x cosΦ

Reaktyvioji galia = tariama galia x sinΦ

Mums rūpi tik tikroji analizės galia.

Galios koeficientas (pf): tikrosios galios ir tariamos grandinės galios santykis vadinamas galios koeficientu.

Galios koeficientas = tikroji galia/tariama galia

Taigi, mes galime išmatuoti bet kokią galią ir galios koeficientą, išmatuodami įtampą ir srovę grandinėje. Kitame skyriuje aptariami veiksmai, kurių imtasi norint gauti matavimus, reikalingus apskaičiuoti energijos suvartojimą.

Kintamoji srovė paprastai matuojama naudojant srovės transformatorių. ACS712 buvo pasirinktas kaip dabartinis jutiklis dėl mažos kainos ir mažesnio dydžio. ACS712 srovės jutiklis yra „Hall Effect“srovės jutiklis, kuris tiksliai matuoja srovę indukcijos metu. Aptiktas magnetinis laukas aplink kintamosios srovės laidą, kuris suteikia lygiavertę analoginę išėjimo įtampą. Tuomet mikrovaldiklis apdoroja analoginę įtampos išvestį, kad išmatuotų srovės srautą per apkrovą.

„Hall Effect“yra įtampos skirtumo („Hall“įtampos) sukūrimas elektros laidininkui, skersai laidininko elektros srovei ir statmenam srovei magnetiniam laukui.

3 žingsnis: bandymas

Šaltinio kodas atnaujinamas čia.

Paveikslėlyje pavaizduota serijinė išvestis apskaičiuojant energiją.

4 žingsnis: prototipas

5 žingsnis: nuorodos

instructables.com, electronicshub.org