Интелигентна система за мониторинг на енергията: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

В Керала (Индия) потреблението на енергия се наблюдава и изчислява чрез чести посещения на място от техници от отдела за електроенергия/енергия за изчисляване на таксата за енергия, което отнема много време, тъй като в района ще има хиляди къщи. Няма разпоредба за проверка или анализ на индивидуалното потребление на енергия от къщи за определен период от време, нито за създаване на отчет за енергийния поток в определена област. Това не е само случаят с Керала, но навсякъде по света. Предлагам интелигентна система за мониторинг на енергията с помощта на Arduino за улесняване на инспекцията, мониторинга, анализа и изчисляването на тарифите за енергия. Системата чрез постоянно качване на данни за консумацията на енергия (използвайки уникален потребителски идентификатор) в облачна база данни с помощта на облачна свързаност на устройството. Той допълнително ще позволи генериране на специфични за потребителя или специфични за района диаграми и отчети за анализ на потреблението на енергия и енергийния поток на отделна къща или регион.

Консумативи

1. Arduino Uno
2. ЛСД дисплей
3. Сензор за ток (ACS712)

Стъпка 1: Въведение

В Керала (Индия) потреблението на енергия се наблюдава и изчислява чрез чести посещения на място от техници от отдела за електроенергия/енергия за изчисляване на таксите за енергия, което отнема много време, тъй като в района ще има хиляди къщи. Няма разпоредба за проверка или анализ на индивидуалното потребление на енергия от къщи за определен период от време, нито за създаване на отчет за енергийния поток в определена област. Това не е само случаят с Керала, но навсякъде по света.

Този проект включва разработването на интелигентна система за мониторинг на енергията, която ще улесни инспекцията, мониторинга, анализа и изчисляването на тарифите на енергията. Системата допълнително ще позволи генериране на специфични за потребителя или специфични за района диаграми и отчети за анализ на потреблението на енергия и енергийния поток. Системният модул, който ще получи уникален потребителски код за идентифициране на конкретния жилищен блок, където трябва да се измерва консумацията на енергия. Консумацията на енергия ще се следи с помощта на токов сензор, свързан към платка Arduino, използвайки аналогова връзка. Данните за консумацията на енергия и уникалният потребителски код на потребителя ще бъдат качени в специализирана облачна услуга в реално време. Данните от облака ще бъдат достъпни и анализирани от енергийния отдел за изчисляване на индивидуалното потребление на енергия, генериране на индивидуални и колективни енергийни диаграми, генериране на енергийни отчети и за подробна енергийна инспекция. Модул с LCD дисплей може да бъде интегриран в системата за показване на стойностите за измерване на енергия в реално време. Системата ще работи независимо, ако е свързан преносим източник на захранване, като например батерия със суха клетка или Li-Po батерия.

Стъпка 2: Работен процес

Основният фокус на този проект е да оптимизира и намали консумацията на енергия от потребителя. Това не само намалява общите разходи за енергия, но също така ще пести енергия.

Захранването от променливотоковата мрежа се изтегля и преминава през токовия сензор, който е интегриран в битовата верига. Променливият ток, преминаващ през товара, се засича от модула на сензора за ток (ACS712) и изходните данни от сензора се подават към аналоговия щифт (A0) на Arduino UNO. След като аналоговият вход бъде получен от Arduino, измерването на мощност/енергия е вътре в скицата на Arduino. Изчислената мощност и енергия след това се показват на модула на LCD дисплея. При анализ на променливотокова верига както напрежението, така и токът варират синусоидално с времето.

Реална мощност (P): Това е мощността, използвана от устройството за извършване на полезна работа. Изразява се в kW.

Реална мощност = Напрежение (V) x Ток (I) x cosΦ

Реактивна мощност (Q): Това често се нарича въображаема мощност, която е мярка за мощност, която се колебае между източника и товара, която не прави полезна работа. Изразява се в kVAr

Реактивна мощност = Напрежение (V) x Ток (I) x sinΦ

Очевидна мощност (S): Дефинира се като продукт на средноквадратичното (RMS) напрежение и RMS тока. Това може да се определи и като резултат от реалната и реактивната мощност. Изразява се в kVA

Явна мощност = напрежение (V) x ток (I)

Връзката между реална, реактивна и видима мощност:

Реална мощност = видима мощност x cosΦ

Реактивна мощност = видима мощност x sinΦ

Ние сме загрижени само за реалната сила за анализа.

Коефициент на мощност (pf): Съотношението на реалната мощност към видимата мощност във веригата се нарича фактор на мощността.

Коефициент на мощност = реална мощност/видима мощност

По този начин можем да измерваме всички форми на мощност, както и коефициент на мощност, като измерваме напрежението и тока във веригата. Следващият раздел обсъжда стъпките, предприети за получаване на измерванията, необходими за изчисляване на консумацията на енергия.

Променливият ток се измерва конвенционално с помощта на токов трансформатор. ACS712 е избран за текущ сензор поради ниската си цена и по -малкия размер. Токовият сензор ACS712 е сензор за ток с ефект на Хол, който прецизно измерва тока, когато е индуциран. Магнитното поле около променливотоковия проводник се открива, което дава еквивалентното аналогово изходно напрежение. След това изходът на аналоговото напрежение се обработва от микроконтролера за измерване на текущия поток през товара.

Ефектът на Хол е производството на разлика в напрежението (напрежението на Хол) през електрически проводник, напречно на електрически ток в проводника и магнитно поле, перпендикулярно на тока.

Стъпка 3: Тестване

Изходният код се актуализира тук.

Фигурата изобразява серийния изход от изчислението на енергията.

Стъпка 4: Прототип

Стъпка 5: Препратки

instructables.com, electronicshub.org