Älykäs energianvalvontajärjestelmä: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Keralassa (Intia) energiankulutusta seurataan ja lasketaan sähkö-/energiaosaston teknikot toistuvilla kenttäkäynneillä energian hinnan laskemiseksi, mikä on aikaa vievä tehtävä, koska alueella on tuhansia taloja. Ei ole säännöksiä talojen yksittäisen energiankulutuksen tarkistamiseksi tai analysoimiseksi tiettynä ajanjaksona eikä raportin laatimiseksi tietyn alueen energiavirrasta. Tämä ei ole vain Keralan tapaus, vaan monissa paikoissa maailmassa. Ehdotan älykästä energian seurantajärjestelmää Arduinon avulla helpottamaan energiahintojen tarkastusta, seurantaa, analysointia ja laskemista. Järjestelmä lataamalla jatkuvasti energiankulutustietoja (käyttämällä ainutlaatuista käyttäjätunnusta) pilvitietokantaan laitteen pilviyhteyden avulla. Sen avulla voidaan lisäksi luoda käyttäjäkohtaisia tai aluekohtaisia kaavioita ja raportteja yksittäisen talon tai alueen energiankulutuksen ja energiavirran analysoimiseksi.

Tarvikkeet

1. Arduino Uno
2. LCD -näyttö
3. Virta -anturi (ACS712)

Vaihe 1: Johdanto

Keralassa (Intia) energiankulutusta seurataan ja lasketaan sähkö-/energiaosaston teknikoiden usein käyntikentillä energian hinnan laskemiseksi, mikä on aikaa vievä tehtävä, koska alueella on tuhansia taloja. Ei ole säännöksiä talojen yksittäisen energiankulutuksen tarkistamiseksi tai analysoimiseksi tiettynä ajanjaksona eikä raportin laatimiseksi tietyn alueen energiavirrasta. Tämä ei ole vain Keralan tapaus, vaan monissa paikoissa maailmassa.

Tässä projektissa kehitetään älykäs energianseurantajärjestelmä, joka helpottaa energian tarkastusta, seurantaa, analysointia ja hinnan laskemista. Järjestelmän avulla voidaan lisäksi luoda käyttäjäkohtaisia tai aluekohtaisia kaavioita ja raportteja energiankulutuksen ja energiavirran analysoimiseksi. Järjestelmämoduuli, jolle annetaan yksilöllinen käyttäjäkoodi tunnistamaan asunto, jossa energiankulutus on mitattava. Virrankulutusta seurataan virta -anturin avulla, joka on liitetty Arduino -korttiin analogisen liitännän avulla. Energiankulutustiedot ja käyttäjän yksilöllinen käyttäjäkoodi ladataan reaaliaikaiseen pilvipalveluun. Energiaosasto käyttää pilvipalvelun tietoja ja analysoi niitä yksittäisen energiankulutuksen laskemiseksi, yksilöllisten ja kollektiivisten energiakaavioiden laatimiseksi, energiaraporttien laatimiseksi ja yksityiskohtaisen energiatarkastuksen tekemiseksi. Järjestelmään voidaan integroida LCD-näyttömoduuli reaaliaikaisten energian mittausarvojen näyttämiseksi. Järjestelmä toimii itsenäisesti, jos siihen on liitetty kannettava virtalähde, kuten kuivakennoakku tai Li-Po-akku.

Vaihe 2: Työnkulku

Tämän projektin pääpaino on optimoida ja vähentää käyttäjän energiankulutusta. Tämä ei ainoastaan vähennä energian kokonaiskustannuksia, vaan myös säästää energiaa.

Virta verkkovirrasta otetaan ja johdetaan kotitalouspiiriin integroidun virta -anturin läpi. Kuorman läpi kulkeva vaihtovirta tunnistetaan virta -anturimoduulilla (ACS712) ja anturin lähtötiedot syötetään Arduino UNO: n analogiseen nastaan (A0). Kun Arduino on vastaanottanut analogisen tulon, tehon/energian mittaus on Arduino -luonnoksen sisällä. Laskettu teho ja energia näytetään sitten LCD -näyttömoduulissa. AC -piirianalyysissä sekä jännite että virta vaihtelevat sinimuotoisesti ajan myötä.

Todellinen teho (P): Tämä on laitteen käyttämä teho hyödyllisen työn tuottamiseen. Se ilmaistaan kilowatteina.

Todellinen teho = jännite (V) x virta (I) x cosΦ

Loisteho (Q): Tätä kutsutaan usein kuvitteelliseksi tehoksi, joka on tehon mittari, joka värähtelee lähteen ja kuorman välillä, mikä ei tee hyödyllistä työtä. Se ilmaistaan kVAr: ssa

Loisteho = Jännite (V) x Virta (I) x sinΦ

Näennäinen teho (S): Se määritellään RMS-jännitteen ja RMS-virran tulona. Tämä voidaan määritellä myös todellisen ja loistehon tuloksena. Se ilmaistaan kVA: na

Näennäinen teho = jännite (V) x virta (I)

Todellisen, reaktiivisen ja näennäisen voiman suhde:

Todellinen teho = näennäinen teho x cosΦ

Loisteho = näennäinen teho x sinΦ

Olemme huolissamme vain analyysin todellisesta voimasta.

Tehokerroin (pf): Todellisen tehon ja piirin näennäistehon suhdetta kutsutaan tehokerroimeksi.

Tehokerroin = todellinen teho/näennäinen teho

Siten voimme mitata kaikenlaisen tehon sekä tehokertoimen mittaamalla piirin jännitteen ja virran. Seuraavassa osassa käsitellään toimenpiteitä energiankulutuksen laskemiseen tarvittavien mittausten saamiseksi.

Vaihtovirta mitataan perinteisesti virtamuuntajalla. ACS712 valittiin nykyiseksi anturiksi sen edullisen hinnan ja pienemmän koon vuoksi. ACS712 -virta -anturi on Hall -efektivirta -anturi, joka mittaa tarkasti virran indusoituna. AC -johdon ympärillä oleva magneettikenttä havaitaan, mikä antaa vastaavan analogisen lähtöjännitteen. Mikro -ohjain käsittelee sitten analogisen jännitteen lähdön kuorman läpi kulkevan virran mittaamiseksi.

Hall -efekti on jännite -eron (Hall -jännitteen) tuottaminen sähköjohtimen poikki, poikittainen johtimen sähkövirtaan ja virtaa vastaan kohtisuoraan magneettikenttään.

Vaihe 3: Testaus

Lähdekoodi päivitetään täällä.

Kuva kuvaa energialaskennan sarjalähtöä.

Vaihe 4: Prototyyppi

Vaihe 5: Viitteet

instructables.com, electronicshub.org