Nutikas energiaseire süsteem: 5 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Keralas (Indias) jälgitakse ja arvutatakse energiatarbimist elektri-/energiaosakonna tehnikute sagedaste välikülastuste teel energiahindade arvutamiseks, mis on aeganõudev ülesanne, kuna piirkonnas on tuhandeid maju. Puudub säte majade individuaalse energiatarbimise kontrollimiseks või analüüsimiseks teatud aja jooksul ega teatud piirkonna energiavoo aruande koostamiseks. See pole mitte ainult Kerala juhtum, vaid ka paljudes maailma paikades. Pakun välja aruka energiaseire süsteemi Arduino abiga, et hõlbustada energiahinna kontrollimist, jälgimist, analüüsi ja arvutamist. Süsteem, laadides pidevalt energiatarbimise andmeid (kasutades unikaalset kasutajatunnust) seadme pilveühenduse abil pilveandmebaasi. Lisaks võimaldab see koostada kasutaja- või piirkonnapõhiseid diagramme ja aruandeid, et analüüsida üksiku maja või piirkonna energiatarbimist ja energiavoogu.

Tarvikud

1. Arduino Uno
2. LCD ekraan
3. Vooluandur (ACS712)

Samm 1: Sissejuhatus

Keralas (Indias) jälgitakse ja arvutatakse energiatarbimist elektri-/energiaosakonna tehnikute sagedaste välikülastuste teel energiahindade arvutamiseks, mis on aeganõudev ülesanne, kuna piirkonnas on tuhandeid maju. Puudub säte majade individuaalse energiatarbimise kontrollimiseks või analüüsimiseks teatud aja jooksul ega teatud piirkonna energiavoo aruande koostamiseks. See pole mitte ainult Kerala juhtum, vaid ka paljudes maailma paikades.

See projekt hõlmab nutika energiaseire süsteemi väljatöötamist, mis hõlbustab energia kontrollimist, jälgimist, analüüsi ja piletihindade arvutamist. Süsteem võimaldab lisaks koostada kasutajaspetsiifilisi või piirkonnapõhiseid diagramme ja aruandeid, et analüüsida energiatarbimist ja energiavoogu. Süsteemimoodul, millele antakse ainulaadne kasutajakood, et tuvastada konkreetne korpus, kus tuleb energiatarbimist mõõta. Energiatarbimist jälgitakse vooluanduri abil, mis on ühendatud Arduino plaadiga, kasutades analoogühendust. Energiatarbimise andmed ja kasutaja ainulaadne kasutajakood laaditakse reaalajas üles spetsiaalsesse pilveteenusesse. Energiaosakond pääseb pilvandmetele juurde ja analüüsib neid individuaalse energiatarbimise arvutamiseks, individuaalsete ja kollektiivsete energiakaartide koostamiseks, energiaaruannete koostamiseks ja üksikasjalikuks energiakontrolliks. Reaalajas energia mõõtmise väärtuste kuvamiseks saab süsteemi integreerida LCD-ekraanimooduli. Süsteem töötab iseseisvalt, kui kaasas on kaasaskantav toiteallikas, näiteks kuivakuline aku või Li-Po aku.

2. samm: töövoog

Selle projekti põhirõhk on optimeerida ja vähendada kasutaja energiatarbimist. See mitte ainult ei vähenda üldisi energiakulusid, vaid säästab ka energiat.

Toide vooluvõrgust võetakse ja juhitakse läbi vooluanduri, mis on integreeritud majapidamisahelasse. Koormust läbivat vahelduvvoolu tunneb vooluandurimoodul (ACS712) ja anduri väljundandmed suunatakse Arduino UNO analoogpoldile (A0). Kui Arduino on analoogsisendi vastu võtnud, on võimsuse/energia mõõtmine Arduino visandis. Arvutatud võimsus ja energia kuvatakse seejärel LCD -ekraanimoodulil. Vahelduvvooluahela analüüsis varieeruvad nii pinge kui ka vool aja jooksul sinusoidaalselt.

Tegelik võimsus (P): see on võimsus, mida seade kasutab kasuliku töö tegemiseks. Seda väljendatakse kilovattides.

Tegelik võimsus = pinge (V) x vool (I) x cosΦ

Reaktiivvõimsus (Q): Seda nimetatakse sageli kujuteldavaks võimsuseks, mis on võimsuse mõõt allika ja koormuse vahel, mis ei tee kasulikku tööd. Seda väljendatakse kVAr

Reaktiivvõimsus = pinge (V) x vool (I) x sinΦ

Näiv võimsus (S): see on määratletud kui ruutkeskmise (RMS) pinge ja RMS voolu korrutis. Seda võib määratleda ka reaalse ja reaktiivvõimsuse tulemusena. Seda väljendatakse kVA -s

Näiline võimsus = pinge (V) x vool (I)

Reaalse, reaktiivse ja näilise jõu suhe:

Tegelik võimsus = näiv võimsus x cosΦ

Reaktiivvõimsus = näivvõimsus x sinΦ

Oleme mures ainult analüüsi tegeliku jõu pärast.

Võimsustegur (pf): reaalse võimsuse ja ahela näivvõimsuse suhet nimetatakse võimsusteguriks.

Võimsustegur = tegelik võimsus/näiv võimsus

Seega saame vooluahela pinget ja voolu mõõtes mõõta igasugust võimsust ja võimsustegurit. Järgmises osas käsitletakse energiatarbimise arvutamiseks vajalike mõõtmiste saamiseks tehtud samme.

Vahelduvvoolu mõõdetakse tavapäraselt voolutrafo abil. ACS712 valiti praeguseks anduriks selle odavuse ja väiksuse tõttu. Vooluandur ACS712 on Hall -efekti vooluandur, mis mõõdab indutseerimisel täpselt voolu. Avastatakse vahelduvvoolu juhtme ümber olev magnetväli, mis annab samaväärse analoogväljundpinge. Seejärel töötleb mikrokontroller analoogpinge väljundit, et mõõta koormust läbivat voolu.

Halli efekt on elektrijuhi pingeerinevuse (Halli pinge) tekitamine, mis on risti elektrijuhtme elektrivooluga ja vooluga risti asetseva magnetväljaga.

3. samm: testimine

Siin värskendatakse lähtekoodi.

Joonisel on kujutatud energiaarvutuse jadaväljund.

Samm: prototüüp

5. samm: viited

instructables.com, electronicshub.org