Elektroenerģijas patēriņš un vides monitorings, izmantojot Sigfox: 8 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Apraksts

Šis projekts parādīs, kā trīsistabu strāvas sadalījumā iegūt telpas elektrības patēriņu un pēc tam ik pēc 10 minūtēm nosūtīt to uz serveri, izmantojot Sigfox tīklu.

Kā izmērīt jaudu?

Mēs saņēmām trīs strāvas skavas no vecā enerģijas skaitītāja.

Esi uzmanīgs ! Skavu uzstādīšanai ir nepieciešams elektriķis. Turklāt, ja jūs nezināt, kāda skava ir nepieciešama jūsu uzstādīšanai, elektriķis var jums ieteikt.

Kādi mikrokontrolleri tiks izmantoti?

Mēs izmantojām Snootlab Akeru karti, kas ir saderīga ar Arduino.

Vai tas darbojas visos elektriskajos skaitītājos?

Jā, pateicoties skavām, mēs mēra tikai strāvu. Tātad jūs varat saskaitīt vēlamās līnijas patēriņu.

Cik ilgs laiks nepieciešams, lai to pagatavotu?

Kad esat izpildījis visas aparatūras prasības, avota kods ir pieejams vietnē Github. Tātad, stundas vai divu laikā jūs varēsit panākt, lai tas darbotos.

Vai man ir vajadzīgas iepriekšējas zināšanas?

Jums jāzina, ko jūs darāt elektriski un kā izmantot Arduino un Actoboard.

Arduino un Actoboard visu pamatu varat uzzināt no Google. Ļoti viegli lietojams.

Kas mēs esam?

Mūsu vārdi ir Florians PARIS, Timotejs FERRERS-LOUBEAU un Maksens MONTFORTS. Mēs esam studenti Parīzes Pjēra un Marijas Kirī universitātē. Šis projekts ir izglītojošs Francijas inženierzinātņu skolā (Polytech'Paris-UPMC).

1. darbība: Sigfox un Actoboard

Kas ir Sigfox?

Sigfox izmanto radio tehnoloģiju īpaši šaurā joslā (UNB). Signāla frekvence ir aptuveni 10Hz-90Hz, tāpēc troksni dēļ signālu ir grūti noteikt. Tomēr Sigfox ir izgudrojis protokolu, kas var atšifrēt trokšņa signālu. Šai tehnoloģijai ir liels diapazons (līdz 40 km), turklāt mikroshēmas patēriņš ir 1000 reizes mazāks nekā GSM mikroshēmai. Sigfox mikroshēmai ir lielisks kalpošanas laiks (līdz 10 gadiem). Tomēr sigfox tehnoloģijai ir pārraides ierobežojums (150 ziņojumi pa 12 baitiem dienā). Tāpēc sigfox ir savienojams risinājums, kas veltīts lietu internetam (IoT).

Kas ir Actoboard?

Actoboard ir tiešsaistes pakalpojums, kas ļauj lietotājam izveidot grafikus (informācijas paneļus), lai parādītu tiešraides datus, pateicoties logrīka izveidei, tam ir daudz pielāgošanas iespēju. Dati tiek sūtīti no mūsu Arduino mikroshēmas, pateicoties integrētajam Sigfox modulim. Izveidojot jaunu logrīku, jums vienkārši jāizvēlas interesējošais mainīgais un pēc tam jāizvēlas izmantojamās grafes veids (joslu grafiks, punktu mākonis …) un visbeidzot novērošanas diapazons. Mūsu karte nosūtīs datus no uztvērējiem (spiediens, temperatūra, apgaismojums) un no pašreizējiem skavām, informācija tiks parādīta katru dienu un nedēļu, kā arī nauda, kas iztērēta elektrībai

2. darbība. Prasības aparatūrai

Šajā apmācībā mēs izmantosim:

• Snootlab-Akeru
• Vairogs Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (tikai skavas)
• Fotoelementu rezistors
• BMP 180
• SEN11301P
• RTC

Uzmanieties: tā kā mums ir tikai aparatūra strāvas mērīšanai, mēs izdarījām dažus pieņēmumus. Skatīt nākamo soli: elektriskā izpēte.

-Aveņu PI 2: mēs izmantojām aveņu, lai ekrānā blakus elektriskajam skaitītājam parādītu Actoboard datus (avenes aizņem mazāk vietas nekā parasts dators).

-Snootlab Akeru: Šī Arduino karte, kurā ir vesels skaitlis sigfox modulī, satur uzraudzības programmatūru, kas ļauj mums analizēt sensoru datus un nosūtīt tos uz Actoboard.

-Grove Shield: tas ir papildu modulis, kas ir ievietots Akeru mikroshēmā, tajā ir 6 analogie porti un 3 I²C porti, kurus izmanto mūsu sensoru pievienošanai

-LEM EMN 100-W4: Šīs pastiprinātāja skavas ir savienotas ar katru elektriskā skaitītāja fāzi, mēs izmantojam paralēlu rezistoru, lai iegūtu patērētās strāvas attēlu ar 1,5% precizitāti.

-BMP 180: šis sensors mēra temperatūru no -40 līdz 80 ° C, kā arī apkārtējo spiedienu no 300 līdz 1100 hPa, tas jāpievieno I2C slotā.

-SEN11301P: Šis sensors arī ļauj mums izmērīt temperatūru (šai funkcijai izmantosim šo, jo tā ir precīzāka -> 0,5%, nevis 1 ° C BMP180) un mitrumu ar 2% precizitāti.

-Fotoresistor: Mēs izmantojam šo komponentu spilgtuma mērīšanai, tas ir ļoti pretestīgs pusvadītājs, kas samazina tā pretestību, kad spilgtums palielinās. Lai aprakstītu, mēs izvēlējāmies piecus pretestības posmus

3. solis: elektriskā izpēte

Pirms iedziļināties programmēšanā, ieteicams zināt interesantos datus, kas jāatgūst, un kā tos izmantot. Šim nolūkam mēs realizējam projekta elektrotehnisko izpēti.

Pateicoties trim strāvas skavām (LEM EMN 100-W4), mēs atgūstam strāvu līnijās. Tad strāva iet 10 omu pretestībā. Spriegums pretestības robežās ir strāvas attēls attiecīgajā līnijā.

Uzmanieties, elektrotehnikā labi sabalansēta trīsfāžu tīkla jauda tiek aprēķināta pēc šādas attiecības: P = 3*V*I*cos (Phi).

Šeit mēs uzskatām ne tikai to, ka trīsfāžu tīkls ir līdzsvarots, bet arī to, ka cos (Phi) = 1. Jaudas koeficients, kas vienāds ar 1, ietver tikai atkārtotas slodzes. Kas nav iespējams praksē. Līniju strāvu sasprindzinājuma attēli tiek tieši izlasīti 1 sekundes laikā Snootlab-Akeru. Mēs atgūstam katras spriedzes maksimālo vērtību. Pēc tam mēs tos pievienojam, lai iegūtu kopējo instalācijas patērēto strāvas daudzumu. Tad mēs aprēķinām efektīvo vērtību pēc šādas formulas: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Tad mēs aprēķinām strāvas reālo vērtību, ko mēs atrodam, nosakot pretestību vērtību, kā arī strāvas skavu koeficientu: Irms = Vrms*res*(1/R) (res ir strāvas izšķirtspēja ADC 4,88 mv/bits)

Kad ir zināms iekārtas efektīvais strāvas daudzums, mēs aprēķinām jaudu pēc formulas, kas redzama augstāk. Tad mēs no tā atņemam patērēto enerģiju. Un mēs pārvēršam rezultātu kW.h: W = P*t

Visbeidzot, mēs aprēķinām cenu kWh, ņemot vērā, ka 1kW.h = 0,15 €. Mēs neņemam vērā abonēšanas izmaksas.

4. solis: visas sistēmas savienošana

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• FOTOCELL A3
• NOSACĪJUMS 7
• LED 8
• DHTPIN 2
• DHTTYPE DHT21 // DHT 21
• BAROMETRE 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085TYPE Adafruit_BMP085

5. darbība: lejupielādējiet kodu un augšupielādējiet kodu

Tagad jums ir viss labi savienots, kodu varat lejupielādēt šeit:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Kods ir franču valodā, tiem, kam nepieciešami daži skaidrojumi, nekautrējieties jautāt komentāros.

Tagad jums ir kods, tas ir jāaugšupielādē Snootlab-Akeru. Lai to izdarītu, varat izmantot Arduino IDE. Kad kods ir augšupielādēts, varat redzēt, vai LED reaģē uz jūsu kustībām.

6. darbība: iestatiet Actoboard

Tagad jūsu sistēma darbojas, jūs varat vizualizēt datus vietnē actoboard.com.

Savienojiet jūs ar savu ID un paroli, ko saņemat no Sigfox vai Snootlab-Akeru kartes.

Kad tas ir izdarīts, jums ir jāizveido jauns informācijas panelis. Pēc tam informācijas panelī varat pievienot vajadzīgos logrīkus.

Dati tiek saņemti franču valodā, tāpēc šeit ir ekvivalenti:

• Energie_KWh = Enerģija (KW.h)
• Cout_Total = Kopējā cena (pieņemot, ka 1KW.h = 0,15 €)
• Humidīts = mitrums
• Lumiere = Gaisma

7. darbība: datu analīze

Jā, šīs ir beigas!

Tagad jūs varat vizualizēt savu statistiku, kā vēlaties. Daži paskaidrojumi vienmēr ir labi, lai saprastu, kā tas tiek izstrādāts:

• Energie_KWh: tas tiks atiestatīts katru dienu pulksten 00:00
• Cout_Total: atkarībā no Energie_KWh, pieņemot, ka 1 kWh ir vienāds ar 0,15 €
• Temperatūra: ° C
• Mitrums: %HR
• Klātbūtne: ja kāds bija šeit starp diviem, sūtiet, izmantojot Sigfox
• Lumiere: gaismas intensitāte telpā; 0 = melna istaba, 1 = tumša istaba, 2 = apgaismota telpa, 3 = gaiša istaba, 4 = ļoti gaiša telpa

Izbaudiet savu dahsboard!

8. solis: ņemiet vērā savas zināšanas

Tagad mūsu sistēma ir pabeigta, mēs veiksim citus projektus.

Tomēr, ja vēlaties uzlabot vai uzlabot sistēmu, droši apmainieties komentāros!

Mēs ceram, ka tas dos jums dažas idejas. Neaizmirstiet tos kopīgot.

Mēs novēlam jums labāko jūsu DIY projektā.

Timoteja, Florians un Maksens