Sistem inteligent de monitorizare a energiei: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

În Kerala (India), consumul de energie este monitorizat și calculat prin vizite frecvente pe teren de către tehnicieni de la departamentul de energie electrică / energie pentru calcularea tarifului energetic, care este o sarcină care necesită mult timp, deoarece vor fi mii de case în zonă. Nu există nicio dispoziție pentru a verifica sau analiza consumul individual de energie al caselor într-o perioadă de timp și nici pentru a crea un raport al fluxului de energie într-o anumită zonă. Acesta nu este doar cazul Kerala, ci în multe locuri din lume. Propun un sistem inteligent de monitorizare a energiei cu ajutorul Arduino pentru a facilita inspecția, monitorizarea, analiza și calculul tarifului energetic. Sistemul prin încărcarea constantă a datelor de consum de energie (folosind un ID de utilizator unic) într-o bază de date cloud cu ajutorul conectivității cloud a dispozitivului. În plus, va permite generarea de diagrame și rapoarte specifice utilizatorului sau specifice zonei pentru a analiza consumul de energie și fluxul de energie al unei case individuale sau a unei regiuni.

Provizii

1. Arduino Uno
2. Ecran LCD
3. Senzor de curent (ACS712)

Pasul 1: Introducere

În Kerala (India), consumul de energie este monitorizat și calculat prin vizite frecvente pe teren de către tehnicieni de la departamentul de energie electrică / energie pentru calcularea tarifului energetic, care este o sarcină care necesită mult timp, deoarece vor fi mii de case în zonă. Nu există nicio dispoziție pentru a verifica sau analiza consumul individual de energie al caselor într-o perioadă de timp și nici pentru a crea un raport al fluxului de energie într-o anumită zonă. Acesta nu este doar cazul Kerala, ci în multe locuri din lume.

Acest proiect implică dezvoltarea unui sistem inteligent de monitorizare a energiei care va ușura inspecția, monitorizarea, analiza și calcularea tarifului energiei. Sistemul va permite în plus generarea de diagrame și rapoarte specifice utilizatorului sau specifice zonei pentru a analiza consumul de energie și fluxul de energie. Modulul de sistem căruia i se va da un cod de utilizator unic pentru a identifica unitatea de carcasă specială în care trebuie măsurat consumul de energie. Consumul de energie va fi monitorizat cu ajutorul unui senzor de curent interfațat la o placă Arduino utilizând o conexiune analogică. Datele privind consumul de energie și codul de utilizator unic al utilizatorului vor fi încărcate într-un serviciu cloud dedicat în timp real. Datele din cloud vor fi accesate și analizate de către departamentul de energie pentru a calcula consumul individual de energie, pentru a genera diagrame individuale și colective de energie, pentru a genera rapoarte energetice și pentru inspecția detaliată a energiei. Un modul de afișare LCD poate fi integrat în sistem pentru a afișa valorile de măsurare a energiei în timp real. Sistemul va funcționa independent dacă este atașată o sursă de alimentare portabilă, cum ar fi o baterie cu celule uscate sau o baterie Li-Po.

Pasul 2: flux de lucru

Obiectivul principal al acestui proiect este optimizarea și reducerea consumului de energie de către utilizator. Acest lucru nu numai că reduce costurile generale ale energiei, ci va economisi și energia.

Puterea de la rețeaua de curent alternativ este extrasă și transmisă prin senzorul de curent care este integrat în circuitul de uz casnic. Curentul de curent alternativ care trece prin sarcină este detectat de modulul senzorului de curent (ACS712), iar datele de ieșire de la senzor sunt alimentate la pinul analogic (A0) al Arduino UNO. Odată ce intrarea analogică este primită de Arduino, măsurarea puterii / energiei se află în schița Arduino. Puterea și energia calculate sunt apoi afișate pe modulul de afișaj LCD. În analiza circuitului de curent alternativ, atât tensiunea cât și curentul variază sinusoidal în timp.

Puterea reală (P): Aceasta este puterea utilizată de dispozitiv pentru a produce lucrări utile. Se exprimă în kW.

Puterea reală = Tensiunea (V) x Curentul (I) x cosΦ

Puterea reactivă (Q): Aceasta este adesea numită putere imaginară, care este o măsură a puterii oscilează între sursă și sarcină, care nu face nici o muncă utilă. Se exprimă în kVAr

Puterea reactivă = Tensiunea (V) x Curentul (I) x sinΦ

Puterea aparentă (S): este definită ca produsul tensiunii Root-Mean-Square (RMS) și a curentului RMS. Acest lucru poate fi definit și ca rezultat al puterii reale și reactive. Se exprimă în kVA

Putere aparentă = tensiune (V) x curent (I)

Relația dintre puterea reală, reactivă și cea aparentă:

Puterea reală = Puterea aparentă x cosΦ

Puterea reactivă = Puterea aparentă x sinΦ

Ne preocupă doar puterea reală pentru analiză.

Factorul de putere (pf): Raportul dintre puterea reală și puterea aparentă într-un circuit se numește factorul de putere.

Factor de putere = Putere reală / Putere aparentă

Astfel, putem măsura toate formele de putere, precum și factorul de putere, măsurând tensiunea și curentul din circuit. Următoarea secțiune discută pașii luați pentru a obține măsurătorile necesare pentru calcularea consumului de energie.

Curentul alternativ este măsurat în mod convențional utilizând un transformator de curent. ACS712 a fost ales ca senzor de curent datorită costului redus și a dimensiunilor mai mici. Senzorul de curent ACS712 este un senzor de curent cu efect Hall care măsoară cu precizie curentul atunci când este indus. Se detectează câmpul magnetic din jurul firului de curent alternativ, care dă tensiunea analogică de ieșire echivalentă. Ieșirea analogică de tensiune este apoi procesată de microcontroler pentru a măsura debitul de curent prin sarcină.

Efectul Hall este producerea unei diferențe de tensiune (tensiunea Hall) pe un conductor electric, transversal la un curent electric din conductor și un câmp magnetic perpendicular pe curent.

Pasul 3: Testare

Codul sursă este actualizat aici.

Figura prezintă ieșirea serială din calculul energiei.

Pasul 4: Prototip

Pasul 5: Referințe

instructables.com, electronicshub.org