Έξυπνο Σύστημα Παρακολούθησης Ενέργειας: 5 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Στην Κεράλα (Ινδία), η κατανάλωση ενέργειας παρακολουθείται και υπολογίζεται από συχνές επιτόπιες επισκέψεις τεχνικών από το τμήμα ηλεκτρικής ενέργειας/ενέργειας για τον υπολογισμό του ναύλου ενέργειας, κάτι που είναι χρονοβόρο καθώς θα υπάρχουν χιλιάδες σπίτια στην περιοχή. Δεν υπάρχει πρόβλεψη για τον έλεγχο ή την ανάλυση της ατομικής κατανάλωσης ενέργειας των σπιτιών σε μια χρονική περίοδο ούτε τη δημιουργία μιας έκθεσης ροής ενέργειας σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Αυτό δεν συμβαίνει μόνο στην Κεράλα, αλλά σε πολλά μέρη του κόσμου. Προτείνω ένα έξυπνο σύστημα παρακολούθησης ενέργειας με τη βοήθεια του Arduino για να διευκολύνει την επιθεώρηση, την παρακολούθηση, την ανάλυση και τον υπολογισμό του ναύλου ενέργειας. Το σύστημα ανεβάζει συνεχώς δεδομένα κατανάλωσης ενέργειας (χρησιμοποιώντας ένα μοναδικό αναγνωριστικό χρήστη) σε μια βάση δεδομένων cloud με τη βοήθεια της συνδεσιμότητας cloud της συσκευής. Επιπρόσθετα, θα επιτρέπει τη δημιουργία συγκεκριμένων χρηστών ή συγκεκριμένων περιοχών γραφήματα και αναφορές για την ανάλυση της κατανάλωσης ενέργειας και της ροής ενέργειας ενός μεμονωμένου σπιτιού ή μιας περιοχής.

Προμήθειες

1. Arduino Uno
2. Οθόνη LCD
3. Αισθητήρας ρεύματος (ACS712)

Βήμα 1: Εισαγωγή

Στην Κεράλα (Ινδία), η κατανάλωση ενέργειας παρακολουθείται και υπολογίζεται από συχνές επιτόπιες επισκέψεις τεχνικών από το τμήμα ηλεκτρικής ενέργειας/ενέργειας για τον υπολογισμό του ναύλου ενέργειας, κάτι που είναι χρονοβόρο καθώς θα υπάρχουν χιλιάδες σπίτια στην περιοχή. Δεν υπάρχει πρόβλεψη για τον έλεγχο ή την ανάλυση της ατομικής κατανάλωσης ενέργειας των σπιτιών σε μια χρονική περίοδο ούτε τη δημιουργία μιας έκθεσης ροής ενέργειας σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Αυτό δεν συμβαίνει μόνο στην Κεράλα, αλλά σε πολλά μέρη του κόσμου.

Αυτό το έργο περιλαμβάνει την ανάπτυξη ενός έξυπνου συστήματος παρακολούθησης ενέργειας που θα διευκολύνει την επιθεώρηση, την παρακολούθηση, την ανάλυση και τον υπολογισμό του ναύλου της ενέργειας. Το σύστημα θα επιτρέψει επιπλέον τη δημιουργία χαρτών και αναφορών συγκεκριμένων χρηστών ή περιοχών για την ανάλυση της κατανάλωσης ενέργειας και της ροής ενέργειας. Η μονάδα συστήματος στην οποία θα δοθεί ένας μοναδικός κωδικός χρήστη για τον προσδιορισμό της συγκεκριμένης μονάδας κατοικίας όπου πρέπει να μετρηθεί η κατανάλωση ενέργειας. Η κατανάλωση ενέργειας θα παρακολουθείται με τη βοήθεια ενός αισθητήρα ρεύματος που διασυνδέεται σε μια πλακέτα Arduino χρησιμοποιώντας μια αναλογική σύνδεση. Τα δεδομένα κατανάλωσης ενέργειας και ο μοναδικός κωδικός χρήστη του χρήστη θα μεταφορτωθούν σε μια αποκλειστική υπηρεσία cloud σε πραγματικό χρόνο. Τα δεδομένα από το νέφος θα έχουν πρόσβαση και αναλύονται από το τμήμα ενέργειας για τον υπολογισμό της ατομικής κατανάλωσης ενέργειας, τη δημιουργία ατομικών και συλλογικών διαγραμμάτων ενέργειας, τη δημιουργία αναφορών ενέργειας και για λεπτομερή ενεργειακή επιθεώρηση. Μια μονάδα οθόνης LCD μπορεί να ενσωματωθεί στο σύστημα για να εμφανίσει τιμές μέτρησης ενέργειας σε πραγματικό χρόνο. Το σύστημα θα λειτουργεί ανεξάρτητα εάν είναι συνδεδεμένη μια φορητή πηγή ενέργειας, όπως μπαταρία ξηρής κυψέλης ή μπαταρία Li-Po.

Βήμα 2: Ροή εργασίας

Ο κύριος στόχος αυτού του έργου είναι η βελτιστοποίηση και η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας από τον χρήστη. Αυτό όχι μόνο μειώνει το συνολικό κόστος ενέργειας, αλλά και εξοικονομεί ενέργεια.

Η ισχύς από το δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος αντλείται και διέρχεται μέσω του αισθητήρα ρεύματος που είναι ενσωματωμένος στο οικιακό κύκλωμα. Το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος που διέρχεται από το φορτίο ανιχνεύεται από την τρέχουσα μονάδα αισθητήρα (ACS712) και τα δεδομένα εξόδου από τον αισθητήρα τροφοδοτούνται στον αναλογικό πείρο (A0) του Arduino UNO. Μόλις η αναλογική είσοδος ληφθεί από το Arduino, η μέτρηση ισχύος/ενέργειας γίνεται μέσα στο σκίτσο του Arduino. Η υπολογισμένη ισχύς και ενέργεια εμφανίζονται στη συνέχεια στη μονάδα οθόνης LCD. Στην ανάλυση κυκλώματος AC, τόσο η τάση όσο και το ρεύμα ποικίλλουν ημιτονοειδή με το χρόνο.

Real Power (P): Αυτή είναι η ισχύς που χρησιμοποιεί η συσκευή για την παραγωγή χρήσιμων εργασιών. Εκφράζεται σε kW.

Πραγματική ισχύς = Τάση (V) x Ρεύμα (I) x cosΦ

Αντιδραστική ισχύς (Q): Αυτή συχνά ονομάζεται φανταστική δύναμη, η οποία είναι ένα μέτρο ισχύος που ταλαντεύεται μεταξύ πηγής και φορτίου, που δεν κάνει χρήσιμη εργασία. Εκφράζεται σε kVAr

Αντιδραστική ισχύς = Τάση (V) x Ρεύμα (I) x sinΦ

Φαινομενική ισχύς (ες): Ορίζεται ως το προϊόν της τάσης Root-Mean-Square (RMS) και του ρεύματος RMS. Αυτό μπορεί επίσης να οριστεί ως το αποτέλεσμα πραγματικής και αντιδραστικής ισχύος. Εκφράζεται σε kVA

Φαινομενική ισχύς = Τάση (V) x Ρεύμα (I)

Η σχέση μεταξύ πραγματικής, αντιδραστικής και φαινομενικής δύναμης:

Πραγματική Ισχύς = Φαινομενική Ισχύς x cosΦ

Αντιδραστική ισχύς = Φαινομενική ισχύς x sinΦ

Μας ενδιαφέρει μόνο η πραγματική δύναμη για την ανάλυση.

Συντελεστής ισχύος (pf): Ο λόγος της πραγματικής ισχύος προς την φαινομενική ισχύ σε ένα κύκλωμα ονομάζεται συντελεστής ισχύος.

Συντελεστής ισχύος = πραγματική ισχύς/φαινομενική ισχύς

Έτσι, μπορούμε να μετρήσουμε κάθε μορφή ισχύος καθώς και συντελεστή ισχύος μετρώντας την τάση και το ρεύμα στο κύκλωμα. Η ακόλουθη ενότητα συζητά τα βήματα που έχουν ληφθεί για τη λήψη των μετρήσεων που απαιτούνται για τον υπολογισμό της κατανάλωσης ενέργειας.

Το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος μετριέται συμβατικά με τη χρήση μετασχηματιστή ρεύματος. Το ACS712 επιλέχθηκε ως ο τρέχων αισθητήρας λόγω του χαμηλού κόστους και του μικρότερου μεγέθους του. Ο αισθητήρας ρεύματος ACS712 είναι ένας αισθητήρας ρεύματος Hall Effect που μετρά με ακρίβεια το ρεύμα όταν προκαλείται. Ανιχνεύεται το μαγνητικό πεδίο γύρω από το καλώδιο AC το οποίο δίνει την αντίστοιχη αναλογική τάση εξόδου. Στη συνέχεια, η έξοδος αναλογικής τάσης υποβάλλεται σε επεξεργασία από τον μικροελεγκτή για τη μέτρηση της ροής ρεύματος μέσω του φορτίου.

Το φαινόμενο Hall είναι η παραγωγή μιας διαφοράς τάσης (η τάση Hall) σε έναν ηλεκτρικό αγωγό, εγκάρσια σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα στον αγωγό και ένα μαγνητικό πεδίο κάθετο στο ρεύμα.

Βήμα 3: Δοκιμή

Ο πηγαίος κώδικας ενημερώνεται εδώ.

Το σχήμα απεικονίζει τη σειριακή έξοδο από τον υπολογισμό της ενέργειας.

Βήμα 4: Πρωτότυπο

Βήμα 5: Αναφορές

instructables.com, electronshub.org