Elektros energijos suvartojimas ir aplinkos stebėjimas naudojant „Sigfox“: 8 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

apibūdinimas

Šis projektas parodys, kaip patalpoje suvartoti elektros energiją trifaziu elektros energijos paskirstymu ir kas 10 minučių nusiųsti jį į serverį naudojant „Sigfox“tinklą.

Kaip išmatuoti galią?

Mes gavome tris srovės spaustukus iš seno energijos skaitiklio.

Būk atsargus ! Gnybtų montavimui reikalingas elektrikas. Be to, jei nežinote, kokio spaustuko reikia montuojant, elektrikas gali jums patarti.

Kokie mikrovaldikliai bus naudojami?

Mes naudojome „Snootlab Akeru“kortelę, kuri yra suderinama su „Arduino“.

Ar jis veikia su visais elektros skaitikliais?

Taip, spaustuvų dėka matuojame tik srovę. Taigi galite suskaičiuoti norimos linijos suvartojimą.

Kiek laiko užtrunka tai padaryti?

Kai turėsite visus aparatinės įrangos reikalavimus, šaltinio kodą rasite „Github“. Taigi, per valandą ar dvi galėsite tai padaryti.

Ar man reikia kokių nors ankstesnių žinių?

Turite žinoti, ką darote elektra ir kaip naudoti „Arduino“ir „Actoboard“.

„Arduino“ir „Actoboard“galite išmokti viso to iš „Google“. Labai paprasta naudoti.

Kas mes esame?

Mūsų vardai yra Florianas PARIS, Timothée FERRER-LOUBEAU ir Maxence MONTFORT. Mes esame Paryžiaus Pierre et Marie Curie universiteto studentai. Šio projekto tikslas-ugdyti Prancūzijos inžinerijos mokyklą (Polytech'Paris-UPMC).

1 žingsnis: „Sigfox“ir „Actoboard“

Kas yra Sigfox?

„Sigfox“naudoja radijo technologiją itin siauroje juostoje (UNB). Signalo dažnis yra apie 10 Hz-90 Hz, todėl signalą sunku aptikti dėl triukšmo. Tačiau „Sigfox“išrado protokolą, galintį iššifruoti triukšmo signalą. Ši technologija turi didelį diapazoną (iki 40 km), be to, mikroschemos sąnaudos yra 1000 kartų mažesnės nei GSM lusto. „Sigfox“lustas turi ilgą tarnavimo laiką (iki 10 metų). Nepaisant to, „sigfox“technologija turi perdavimo apribojimą (150 pranešimų po 12 baitų per dieną). Štai kodėl „sigfox“yra jungiamasis sprendimas, skirtas daiktų internetui (IoT).

Kas yra Actoboard?

„Actoboard“yra internetinė paslauga, leidžianti vartotojui kurti grafikus (prietaisų skydelius), kad būtų rodomi tiesioginiai duomenys. Valdiklio kūrimo dėka ji turi daug pritaikymo galimybių. Duomenys siunčiami iš mūsų „Arduino“lusto integruoto „Sigfox“modulio dėka. Kai sukuriate naują valdiklį, turite tiesiog pasirinkti jus dominantį kintamąjį, tada pasirinkti norimą naudoti grafą (juostinę grafiką, taškų debesį …) ir galiausiai stebėjimo intervalą. Mūsų kortelė siųs duomenis iš užfiksatorių (slėgis, temperatūra, apšvietimas) ir iš dabartinių spaustukų, informacija bus rodoma kasdien ir kas savaitę, taip pat pinigai, išleisti elektros energijai

2 žingsnis: Aparatūros reikalavimai

Šioje pamokoje mes naudosime:

• „Snootlab-Akeru“
• Skydas „Arduino Seeed“studija
• LEM EMN 100-W4 (tik spaustukai)
• Fotoelementų rezistorius
• BMP 180
• SEN11301P
• RTC

Saugokitės: kadangi turime tik aparatūrą srovei matuoti, padarėme keletą prielaidų. Žr. Kitą žingsnį: elektrinis tyrimas.

-Aviečių PI 2: Mes naudojome Raspberry, norėdami parodyti Actoboard duomenis ekrane šalia elektros skaitiklio (avietė užima mažiau vietos nei įprastas kompiuteris).

-„Snootlab Akeru“: šioje „Arduino“kortelėje, kurioje yra sigfox modulis, yra stebėjimo programinė įranga, leidžianti analizuoti jutiklių duomenis ir siųsti juos į „Actoboard“.

-Grove Shield: tai papildomas modulis, įtrauktas į „Akeru“lustą, jame yra 6 analoginiai ir 3 I²C prievadai, naudojami prijungti mūsų jutiklius

-LEM EMN 100-W4: Šie stiprintuvo spaustukai yra prijungti prie kiekvienos elektros skaitiklio fazės, mes naudojame lygiagretų rezistorių, kad gautume suvartotos srovės vaizdą 1,5% tikslumu.

-BMP 180: Šis jutiklis matuoja temperatūrą nuo -40 iki 80 ° C ir aplinkos slėgį nuo 300 iki 1100 hPa, jis turi būti prijungtas prie I2C lizdo.

-SEN11301P: Šis jutiklis taip pat leidžia mums matuoti temperatūrą (mes naudosime šį tą funkciją, nes ji tikslesnė -> 0,5% vietoj 1 ° C BMP180) ir drėgmę 2% tikslumu.

-Fotoresistorius: Mes naudojame tą komponentą ryškumui matuoti, tai yra labai atsparus puslaidininkis, kuris sumažina jo atsparumą, kai ryškumas padidėja. Aprašymui pasirinkome penkias varžos sritis

3 žingsnis: elektrinis tyrimas

Prieš verčiantis programavimu, patartina žinoti įdomius duomenis, kuriuos reikia atgauti, ir kaip juos panaudoti. Tam mes įgyvendiname projekto elektrotechninį tyrimą.

Mes atgauname srovę linijose dėl trijų srovės spaustukų (LEM EMN 100-W4). Tada srovė praeina 10 omų atsparumu. Įtampa pasipriešinimo ribose yra atitinkamos linijos srovės vaizdas.

Saugokitės, kad elektrotechnikoje gerai subalansuoto trifazio tinklo galia apskaičiuojama pagal šį ryšį: P = 3*V*I*cos (Phi).

Čia mes manome ne tik, kad trifazis tinklas yra subalansuotas, bet ir tai, kad cos (Phi) = 1. Galios koeficientas, lygus 1, apima tik rezistines apkrovas. Kas praktiškai neįmanoma. Linijų srovių įtampos vaizdai yra tiesiogiai paimami per 1 sekundę „Snootlab-Akeru“. Mes grąžiname maksimalią kiekvienos įtampos vertę. Tada pridedame juos taip, kad gautume visą įrenginio sunaudotą srovę. Tada apskaičiuojame veiksmingąją vertę pagal šią formulę: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Tada mes apskaičiuojame tikrąją srovės vertę, kurią randame nustatydami pasipriešinimo vertę, taip pat srovės spaustukų koeficientą: Irms = Vrms*res*(1/R) (res yra ADC 4,88 mv/bitas)

Kai yra žinomas efektyvus įrenginio srovės kiekis, mes apskaičiuojame galią pagal didesnę formulę. Tada iš jo atimame sunaudotą energiją. O rezultatą konvertuojame kW.h: W = P*t

Galiausiai apskaičiuojame kainą kWh, atsižvelgdami į tai, kad 1kW.h = 0,15 €. Mes nepaisome prenumeratos išlaidų.

4 žingsnis: visos sistemos prijungimas

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• NUOTRAUKOS A3
• ATSARGUMAS 7
• LED 8
• DHTPIN 2
• DHTTIPAS DHT21 // DHT 21
• BAROMETRAS 6
• 3. „Adafruit_BMP085PIN“
• „Adafruit_BMP085TYPE“„Adafruit_BMP085“

5 veiksmas: atsisiųskite kodą ir įkelkite kodą

Dabar, kai viskas gerai prijungta, kodą galite atsisiųsti čia:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Kodas prancūzų kalba, tiems, kuriems reikia paaiškinimų, nedvejodami klauskite komentaruose.

Dabar, kai turite kodą, turite jį įkelti į „Snootlab-Akeru“. Norėdami tai padaryti, galite naudoti „Arduino IDE“. Įkėlus kodą, galite pamatyti, ar šviesos diodas reaguoja į jūsų judesius.

6 veiksmas: nustatykite „Actoboard“

Dabar jūsų sistema veikia, galite vizualizuoti duomenis svetainėje actoboard.com.

Susiekite jus su savo ID ir slaptažodžiu, gautu iš „Sigfox“arba „Snootlab-Akeru“kortelės.

Kai tai bus padaryta, turite sukurti naują prietaisų skydelį. Po to prietaisų skydelyje galite pridėti norimus valdiklius.

Duomenys pateikiami prancūzų kalba, taigi čia yra atitikmenys:

• Energie_KWh = Energija (KW.h)
• „Cout_Total“= bendra kaina (darant prielaidą, kad 1KW.h = 0,15 €)
• Humiditas = drėgmė
• Lumiere = Šviesa

7 žingsnis: duomenų analizė

Taip, tai pabaiga!

Dabar galite vizualizuoti savo statistiką taip, kaip norite. Kai kurie paaiškinimai visada yra naudingi norint suprasti, kaip jis kuriamas:

• Energie_KWh: jis bus iš naujo nustatytas kiekvieną dieną 00:00
• „Cout_Total“: priklausomai nuo „Energie_KWh“, darant prielaidą, kad 1 kWh yra lygi 0,15 €
• Temperatūra: ° Celsijaus
• Drėgnis: %HR
• Buvimas: jei kas nors buvo tarp dviejų, siųskite per „Sigfox“
• Lumiere: šviesos intensyvumas kambaryje; 0 = juodas kambarys, 1 = tamsus kambarys, 2 = apšviestas kambarys, 3 = šviesus kambarys, 4 = labai šviesus kambarys

Mėgaukitės dahsboard!

8 žingsnis: atsineškite savo žinias

Dabar mūsų sistema baigta, mes ketiname vykdyti kitus projektus.

Tačiau, jei norite atnaujinti ar patobulinti sistemą, nedvejodami keiskite tai komentaruose!

Tikimės, kad tai suteiks jums idėjų. Nepamirškite jais pasidalinti.

Linkime sėkmės jūsų „pasidaryk pats“projekte.

Timothée, Florian ir Maxence