Consumul electric și monitorizarea mediului prin Sigfox: 8 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Descriere

Acest proiect vă va arăta cum să obțineți consumul electric al unei camere pe o distribuție trifazată de energie și apoi să îl trimiteți la un server folosind rețeaua Sigfox la fiecare 10 minute.

Cum se măsoară puterea?

Avem trei cleme de curent de la un vechi contor de energie.

Atenție ! Pentru instalarea clemelor este necesar un electrician. De asemenea, dacă nu știți de ce clemă aveți nevoie pentru instalarea dvs., un electrician vă poate sfătui.

Ce microcontrolere vor fi utilizate?

Am folosit cardul Snootlab Akeru care este compatibil cu Arduino.

Funcționează pe toate contoarele electrice?

Da, măsurăm numai curentul grație clemelor. Deci, puteți număra consumul liniei dorite.

Cât durează să o faci?

Odată ce aveți toate cerințele hardware, codul sursă este disponibil pe Github. Deci, în decurs de o oră sau două, veți putea să o faceți să funcționeze.

Am nevoie de cunoștințe anterioare?

Trebuie să știți ce faceți electric și cum să folosiți Arduino și Actoboard.

Pentru Arduino și Actoboard, puteți învăța toate bazele de la Google. Foarte ușor de utilizat.

Cine suntem noi?

Numele noastre sunt Florian PARIS, Timothée FERRER - LOUBEAU și Maxence MONTFORT. Suntem studenți la Universitatea Pierre et Marie Curie din Paris. Acest proiect este condus în scop educațional într-o școală de inginerie franceză (Polytech'Paris-UPMC).

Pasul 1: Sigfox și Actoboard

Ce este Sigfox?

Sigfox utilizează tehnologia radio în banda ultra îngustă (UNB). Frecvența semnalului este în jur de 10Hz-90Hz, prin urmare semnalul este greu de detectat din cauza zgomotului. Cu toate acestea, Sigfox a inventat un protocol care poate descifra semnalul în zgomot. Această tehnologie are o autonomie excelentă (până la 40 km), în plus consumul cipului este de 1000 de ori mai mic decât un cip GSM. Cipul sigfox are o durată de viață excelentă (până la 10 ani). Cu toate acestea, tehnologia sigfox are o limitare a transmisiei (150 mesaje de 12 octeți pe zi). De aceea sigfox este o soluție de conectivitate dedicată Internetului obiectelor (IoT).

Ce este Actoboard?

Actoboard este un serviciu online care permite utilizatorului să creeze grafice (tablouri de bord) pentru a afișa date live, are multe posibilități de personalizare datorită creației widgetului. Datele sunt trimise de pe cipul nostru Arduino datorită unui modul Sigfox integrat. Când creați un widget nou, trebuie doar să selectați variabila care vă interesează și apoi să alegeți tipul de graphe pe care doriți să îl utilizați (graphe de bare, nor de puncte …) și, în cele din urmă, intervalul de observare. Cardul nostru va trimite date de la captori (presiune, temperatură, iluminare) și de la clemele actuale, informațiile vor fi afișate zilnic și săptămânal, precum și banii cheltuiți pentru electricitate

Pasul 2: Cerințe hardware

În acest tutorial, vom folosi:

• Un Snootlab-Akeru
• Un scut Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (numai cleme)
• Un rezistor cu fotocelule
• Un BMP 180
• A SEN11301P
• Un RTC

Atenție: pentru că avem doar hardware-ul pentru a măsura curentul, am făcut câteva presupuneri. Vezi pasul următor: studiu electric.

-Raspberry PI 2: Am folosit Raspberry pentru a afișa datele Actoboard pe un ecran lângă contorul electric (zmeura ocupă mai puțin spațiu decât un computer obișnuit).

-Snootlab Akeru: Acest card Arduino care integrează un modul sigfox conține software-ul de monitorizare care ne permite să analizăm datele de la senzori și să le trimitem la Actoboard.

-Grove Shield: Este un modul suplimentar care este conectat la cipul Akeru, deține 6 porturi analogice și 3 porturi I²C care sunt utilizate pentru a conecta senzorii noștri

-LEM EMN 100-W4: Aceste cleme de amplificare sunt conectate la fiecare fază a contorului electric, folosim un rezistor paralel pentru a obține o imagine a curentului consumat cu o precizie de 1,5%.

-BMP 180: Acest senzor măsoară temperatura de la -40 la 80 ° C, precum și presiunea ambiantă de la 300 la 1100 hPa, trebuie conectat la un slot I2C.

-SEN11301P: Acest senzor ne permite, de asemenea, să măsurăm temperatura (o vom folosi pentru această funcție, deoarece este mai precisă -> 0,5% în loc de 1 ° C pentru BMP180) și umiditatea cu o precizie de 2%.

-Fotoristor: Folosim acea componentă pentru a măsura luminozitatea, este un semiconductor extrem de rezistiv care scade rezistența atunci când luminozitatea crește. Am ales cinci perioade de rezistivitate pentru a descrie

Pasul 3: Studiu electric

Înainte de a intra în programare, este recomandabil să cunoașteți datele interesante care trebuie recuperate și cum să le exploatați. Pentru aceasta, realizăm un studiu electrotehnic al proiectului.

Recuperăm curentul în linii datorită celor trei cleme de curent (LEM EMN 100-W4). Curentul trece apoi într-o rezistență de 10 Ohmi. Tensiunea la marginile rezistenței este imaginea curentului în linia corespunzătoare.

Atenție, în electrotehnică puterea unei rețele trifazate bine echilibrate este calculată de următoarea relație: P = 3 * V * I * cos (Phi).

Aici, considerăm nu numai că rețeaua trifazată este echilibrată, ci și că cos (Phi) = 1. Un factor de putere egal cu 1 implică sarcini pur rezistive. Ceea ce este imposibil în practică. Imaginile de tensiune ale curenților de linii sunt eșantionate direct pe o secundă pe Snootlab-Akeru. Recuperăm valoarea maximă a fiecărei tensiuni. Apoi, le adăugăm astfel încât să obținem cantitatea totală de curent consumată de instalație. Calculăm apoi valoarea efectivă prin următoarea formulă: Vrms = SUM (Vmax) / SQRT (2)

Calculăm apoi valoarea reală a curentului, pe care o găsim setând să numere valoarea rezistențelor, precum și coeficientul clemelor de curent: Irms = Vrms * res * (1 / R) (res este rezoluția ADC 4.88mv / bit)

Odată cunoscută cantitatea efectivă de curent a instalației, calculăm puterea după formula văzută mai sus. Din aceasta deducem apoi energia consumată. Și convertim rezultatul kW.h: W = P * t

Calculăm în cele din urmă prețul în kW.h considerând că 1kW.h = 0,15 €. Neglijăm costurile abonamentelor.

Pasul 4: Conectarea întregului sistem

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• FOTOCELULA A3
• DETECTEUR 7
• LED 8
• DHTPIN 2
• DHTTIP DHT21 // DHT 21
• BAROMETRU 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085TYPE Adafruit_BMP085

Pasul 5: Descărcați codul și încărcați codul

Acum aveți toți bine conectați, puteți descărca codul de aici:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Codul este în franceză, pentru cei care au nevoie de explicații, nu ezitați să întrebați în comentarii.

Acum aveți codul, trebuie să îl încărcați în Snootlab-Akeru. Puteți utiliza ID-ul Arduino pentru a face acest lucru. Odată ce codul este încărcat, puteți vedea dacă ledul răspunde la mișcările dvs.

Pasul 6: Configurați Actoboard

Acum sistemul dvs. funcționează, puteți vizualiza datele pe actoboard.com.

Conectați-vă cu ID-ul și parola primite de la Sigfox sau de pe cardul Snootlab-Akeru.

După ce ați terminat, trebuie să creați un nou tablou de bord. După aceea, puteți adăuga widgeturile dorite pe tabloul de bord.

Datele ajung în franceză, deci iată echivalentele:

• Energie_KWh = Energie (în KW.h)
• Cout_Total = Preț total (presupunând 1KW.h = 0,15 €)
• Humidite = Umiditate
• Lumiere = Light

Pasul 7: Analiza datelor

Da, acesta este sfârșitul!

Acum puteți să vă vizualizați statisticile așa cum doriți. Unele explicații sunt întotdeauna bune pentru a înțelege modul în care sunt dezvoltate:

• Energie_KWh: va fi resetată în fiecare zi la 00:00
• Cout_Total: în funcție de Energie_KWh, presupunând 1KW.h egal cu 0,15 €
• Temperatura: în ° Celsius
• Umidită: în% HR
• Prezență: dacă cineva a fost aici între doi, trimiteți prin Sigfox
• Lumiere: intensitatea luminii din cameră; 0 = cameră neagră, 1 = cameră întunecată, 2 = cameră iluminată, 3 = cameră luminată, 4 = cameră foarte luminată

Bucurați-vă de tabloul de bord!

Pasul 8: Aduceți-vă cunoștințele

Acum sistemul nostru este gata, vom face alte proiecte.

Cu toate acestea, dacă doriți să faceți upgrade sau să îmbunătățiți sistemul, nu ezitați să faceți schimb de comentarii!

Sperăm că vă va oferi câteva idei. Nu uitați să le împărtășiți.

Vă dorim tot ce e mai bun în proiectul dvs. DIY.

Timothée, Florian și Maxence