Viedā enerģijas uzraudzības sistēma: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Keralā (Indija) enerģijas patēriņu uzrauga un aprēķina, bieži apmeklējot elektrības/enerģētikas departamenta tehniķus, lai aprēķinātu enerģijas cenu, kas ir laikietilpīgs uzdevums, jo šajā teritorijā būs tūkstošiem māju. Nav noteikumu, lai pārbaudītu vai analizētu māju individuālo enerģijas patēriņu noteiktā laika periodā, kā arī lai izveidotu ziņojumu par enerģijas plūsmu noteiktā teritorijā. Tas attiecas ne tikai uz Keralu, bet arī uz daudzām pasaules vietām. Es piedāvāju viedu enerģijas uzraudzības sistēmu ar Arduino palīdzību, lai atvieglotu enerģijas cenas pārbaudi, uzraudzību, analīzi un aprēķināšanu. Sistēma, pastāvīgi augšupielādējot enerģijas patēriņa datus (izmantojot unikālu lietotāja ID) mākoņa datu bāzē, izmantojot ierīces mākoņa savienojumu. Tas papildus ļaus ģenerēt lietotājam raksturīgas diagrammas un ziņojumus, lai analizētu atsevišķas mājas vai reģiona enerģijas patēriņu un enerģijas plūsmu.

Piegādes

1. Arduino Uno
2. LCD displejs
3. Pašreizējais sensors (ACS712)

1. darbība. Ievads

Keralā (Indija) enerģijas patēriņu uzrauga un aprēķina, bieži apmeklējot elektrības/enerģētikas departamenta tehniķus, lai aprēķinātu enerģijas cenu, kas ir laikietilpīgs uzdevums, jo šajā teritorijā būs tūkstošiem māju. Nav noteikumu, lai pārbaudītu vai analizētu māju individuālo enerģijas patēriņu noteiktā laika periodā, kā arī lai izveidotu ziņojumu par enerģijas plūsmu noteiktā teritorijā. Tas attiecas ne tikai uz Keralu, bet arī uz daudzām pasaules vietām.

Šis projekts ietver viedas enerģijas monitoringa sistēmas izstrādi, kas atvieglos enerģijas pārbaudi, uzraudzību, analīzi un tarifu aprēķināšanu. Sistēma papildus ļaus izveidot lietotāja vai apgabala diagrammas un ziņojumus, lai analizētu enerģijas patēriņu un enerģijas plūsmu. Sistēmas modulis, kuram tiks piešķirts unikāls lietotāja kods, lai identificētu konkrēto korpusu, kurā jāmēra enerģijas patēriņš. Enerģijas patēriņš tiks uzraudzīts, izmantojot strāvas sensoru, kas savienots ar Arduino plati, izmantojot analogo savienojumu. Enerģijas patēriņa dati un lietotāja unikālais lietotāja kods tiks augšupielādēti īpašā mākoņa pakalpojumā reālā laikā. Enerģētikas departaments piekļūs un analizēs datus no mākoņa, lai aprēķinātu individuālo enerģijas patēriņu, izveidotu individuālas un kolektīvas enerģijas diagrammas, ģenerētu enerģijas pārskatus un veiktu detalizētu enerģijas pārbaudi. Sistēmā var integrēt LCD displeja moduli, lai parādītu reālā laika enerģijas mērījumu vērtības. Sistēma darbosies neatkarīgi, ja ir pievienots pārnēsājams barošanas avots, piemēram, sauso šūnu akumulators vai Li-Po akumulators.

2. darbība: darbplūsma

Šī projekta galvenais mērķis ir optimizēt un samazināt lietotāja enerģijas patēriņu. Tas ne tikai samazina kopējās enerģijas izmaksas, bet arī ietaupa enerģiju.

Jauda no maiņstrāvas tīkla tiek ņemta un novadīta caur strāvas sensoru, kas ir integrēts mājsaimniecības ķēdē. Maiņstrāvas strāvu, kas iet caur slodzi, nosaka strāvas sensora modulis (ACS712), un sensora izejas dati tiek ievadīti Arduino UNO analogā tapā (A0). Kad Arduino ir saņēmis analogo ieeju, jaudas/enerģijas mērījums ir Arduino skices iekšpusē. Aprēķinātā jauda un enerģija tiek parādīta LCD displeja modulī. Maiņstrāvas ķēdes analīzē gan spriegums, gan strāva laika gaitā mainās sinusoidāli.

Reālā jauda (P): šī ir jauda, ko ierīce izmanto noderīga darba veikšanai. To izsaka kW.

Reālā jauda = spriegums (V) x strāva (I) x cosΦ

Reaktīvā jauda (Q): to bieži sauc par iedomātu jaudu, kas ir jaudas mērs, kas svārstās starp avotu un slodzi, kas nedara noderīgu darbu. To izsaka kVAr

Reaktīvā jauda = spriegums (V) x strāva (I) x sinΦ

Šķietamā jauda (S): to definē kā vidējā kvadrāta (RMS) sprieguma un RMS strāvas reizinājumu. To var definēt arī kā reālās un reaktīvās jaudas rezultātu. To izsaka kVA

Šķietamā jauda = spriegums (V) x strāva (I)

Attiecības starp reālo, reaktīvo un šķietamo spēku:

Reālā jauda = šķietamā jauda x cosΦ

Reaktīvā jauda = šķietamā jauda x sinΦ

Mūs uztrauc tikai analīzes patiesā jauda.

Jaudas koeficients (pf): Reālās jaudas un šķietamās jaudas attiecību ķēdē sauc par jaudas koeficientu.

Jaudas koeficients = reālā jauda/šķietamā jauda

Tādējādi mēs varam izmērīt visu jaudas veidu, kā arī jaudas koeficientu, mērot ķēdes spriegumu un strāvu. Nākamajā sadaļā aplūkoti soļi, kas veikti, lai iegūtu mērījumus, kas nepieciešami, lai aprēķinātu enerģijas patēriņu.

Maiņstrāvas strāvu parasti mēra, izmantojot strāvas transformatoru. ACS712 tika izvēlēts kā pašreizējais sensors zemo izmaksu un mazākā izmēra dēļ. ACS712 strāvas sensors ir Halles efekta strāvas sensors, kas precīzi mēra strāvu, kad tas tiek ierosināts. Tiek konstatēts magnētiskais lauks ap maiņstrāvas vadu, kas nodrošina ekvivalentu analogo izejas spriegumu. Pēc tam mikrokontrolleris apstrādā analogā sprieguma izeju, lai izmērītu strāvas plūsmu caur slodzi.

Halles efekts ir sprieguma starpības (Halles sprieguma) radīšana elektriskajā vadītājā, šķērsvirzienā ar elektrisko strāvu vadītājā un magnētisko lauku, kas ir perpendikulārs strāvai.

3. darbība: pārbaude

Avota kods ir atjaunināts šeit.

Attēlā attēlota enerģijas aprēķina sērijveida izeja.

4. solis: prototips

5. darbība: atsauces

instructables.com, electronicshub.org