Консумация на електроенергия и мониторинг на околната среда чрез Sigfox: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Описание

Този проект ще ви покаже как да получите електрическата консумация на помещение на трифазно разпределение на енергия и след това да го изпратите до сървър, използващ мрежата Sigfox на всеки 10 минути.

Как да измеря мощността?

Получихме три токови скоби от стар електромер.

Бъди внимателен ! За монтажа на скобите е необходим електротехник. Също така, ако не знаете коя скоба ви е необходима за вашата инсталация, електротехник може да ви посъветва.

Кои микроконтролери ще се използват?

Използвахме картата Snootlab Akeru, която е съвместима с Arduino.

Работи ли на всички електромери?

Да, ние измерваме само тока благодарение на скобите. Така че можете да преброите консумацията на линията, която искате.

Колко време отнема да се направи?

След като имате всички хардуерни изисквания, изходният код е достъпен в Github. Така че в рамките на час или два ще можете да го накарате да работи.

Имам ли нужда от предишни познания?

Трябва да знаете какво правите електрически и как да използвате Arduino и Actoboard.

За Arduino и Actoboard можете да научите цялата основа от Google. Много лесен за използване.

Кои сме ние?

Имената ни са Флориан ПАРИЖ, Тимоти ФЕРЕР-ЛУБО и Максинс МОНТФОРТ. Ние сме студенти в Университета Пиер и Мария Кюри в Париж. Този проект се води с образователна цел във френско инженерно училище (Polytech'Paris-UPMC).

Стъпка 1: Sigfox & Actoboard

Какво е Sigfox?

Sigfox използва радио технологията в Ultra Narrow Band (UNB). Честотата на сигнала е около 10Hz-90Hz, поради което сигналът е труден за откриване поради шума. Sigfox обаче е изобретил протокол, който може да дешифрира сигнала в шума. Тази технология има голям обхват (до 40 км), освен това потреблението на чипа е 1000 пъти по -малко от GSM чип. Чипът sigfox има страхотен живот (до 10 години). Въпреки това технологията sigfox има ограничение за предаване (150 съобщения от 12 байта на ден). Ето защо sigfox е решение за свързване, посветено на Интернет на нещата (IoT).

Какво е Actoboard?

Actoboard е онлайн услуга, която позволява на потребителя да създава графики (табла), за да показва данни на живо, има много възможности за персонализиране благодарение на създаването на приспособление. Данните се изпращат от нашия чип Arduino благодарение на вградения модул Sigfox. Когато създавате нова джаджа, просто трябва да изберете променливата, която ви интересува, и след това да изберете вида граф, който искате да използвате (лента, облак от точки …) и накрая обхватът на наблюдение. Нашата карта ще изпраща данни от похитители (налягане, температура, осветяване) и от текущите скоби, информация ще се показва ежедневно и седмично, както и парите, изразходвани за електричество

Стъпка 2: Изисквания към хардуера

В този урок ще използваме:

• A Snootlab-Akeru
• Щит Arduino Seeed Studio
• LEM EMN 100-W4 (само скобите)
• Резистор на фотоклетка
• BMP 180
• A SEN11301P
• RTC

Внимавайте: тъй като разполагаме само с хардуер за измерване на тока, направихме някои предположения. Вижте следващата стъпка: електрическо проучване.

-Raspberry PI 2: Използвахме Raspberry, за да показваме данни на Actoboard на екран до електромера (малината заема по -малко място от обичайния компютър).

-Snootlab Akeru: Тази карта Arduino, която цели модули от sigfox, съдържа софтуера за мониторинг, който ни позволява да анализираме данни от сензори и да ги изпращаме до Actoboard.

-Grove Shield: Това е допълнителен модул, който е включен към чипа Akeru, той съдържа 6 аналогови порта и 3 I²C порта, които се използват за включване на нашите сензори

-LEM EMN 100-W4: Тези скоби за усилватели са закачени към всяка фаза на електромера, използваме паралелен резистор, за да получим изображение на консумирания ток с точност 1,5%.

-BMP 180: Този сензор измерва температура от -40 до 80 ° C, както и атмосферно налягане от 300 до 1100 hPa, той трябва да бъде включен към I2C слот.

-SEN11301P: Този сензор също ни позволява да измерваме температура (ще използваме този за тази функция, тъй като е по -точна -> 0,5% вместо 1 ° C за BMP180) и влажност с точност 2%.

-Фоторезистор: Използваме този компонент за измерване на яркостта, той е силно резистивен полупроводник, който намалява съпротивлението му, когато яркостта се повиши. Избрахме пет диапазона на съпротивление, които да опишем

Стъпка 3: Електрическо проучване

Преди да се впуснете в програмирането, препоръчително е да знаете интересните данни за връщане и как да ги използвате. За него реализираме електротехническо проучване на проекта.

Връщаме тока в редове благодарение на трите токови скоби (LEM EMN 100-W4). Тогава токът преминава в съпротивление от 10 ома. Напрежението в границите на съпротивлението е изображение на тока в съответната линия.

Внимавайте, в електротехниката мощността на добре балансирана трифазна мрежа се изчислява от следното отношение: P = 3*V*I*cos (Phi).

Тук считаме не само, че трифазната мрежа е балансирана, но и че cos (Phi) = 1. Коефициентът на мощност, равен на 1, включва натоварвания чисто резистивни. Това, което е невъзможно на практика. Изображенията на напрежението на токовете на линии се вземат директно за 1 секунда на Snootlab-Akeru. Връщаме максималната стойност на всяко напрежение. След това ги добавяме, за да получим общото количество ток, консумиран от инсталацията. След това изчисляваме ефективната стойност по следната формула: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

След това изчисляваме реалната стойност на тока, която намираме, като задаваме отчитане на стойността на съпротивленията, както и коефициента на токовите скоби: Irms = Vrms*res*(1/R) (res е разделителната способност на ADC 4.88mv/bit)

След като е известно ефективното количество ток на инсталацията, ние изчисляваме мощността по формулата, която се вижда по -висока. След това приспадаме консумираната енергия от него. И преобразуваме резултата kW.h: W = P*t

Накрая изчисляваме цената в kW.h, като вземем предвид, че 1kW.h = 0.15 €. Пренебрегваме разходите за абонаменти.

Стъпка 4: Свързване на цялата система

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• ФОТОЦЕЛА А3
• ДЕТЕКТЪР 7
• LED 8
• DHTPIN 2
• DHTTYPE DHT21 // DHT 21
• Барометър 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085ТИП Adafruit_BMP085

Стъпка 5: Изтеглете кода и качете кода

Сега всички сте добре свързани, можете да изтеглите кода тук:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Кодът е на френски, за тези, които се нуждаят от някои обяснения, не се колебайте да попитате в коментарите.

Сега имате кода, трябва да го качите в Snootlab-Akeru. Можете да използвате Arduino IDE, за да направите това. След като кодът бъде качен, можете да видите дали светодиодът реагира на вашите движения.

Стъпка 6: Настройте Actoboard

Сега вашата система работи, можете да визуализирате данните на actoboard.com.

Свържете се с вашия идентификационен номер и парола, получени от Sigfox или картата Snootlab-Akeru.

След като приключи, трябва да създадете ново табло за управление. След това можете да добавите джаджите, които искате в таблото за управление.

Данните пристигат на френски, така че ето еквивалентите:

• Energie_KWh = Енергия (в KW.h)
• Cout_Total = Обща цена (ако приемем 1KW.h = 0,15 €)
• Humidite = Влажност
• Люмиер = Светлина

Стъпка 7: Анализ на данните

Да, това е краят!

Вече можете да визуализирате статистиката си както искате. Някои обяснения винаги са добри, за да разберете как се развива:

• Energie_KWh: ще се нулира всеки ден в 00:00
• Cout_Total: в зависимост от Energie_KWh, приемайки 1KW.h равно на 0,15 €
• Температура: в ° C
• Хумидит: в %HR
• Наличие: ако някой е бил тук между двама изпрати чрез Sigfox
• Люмиер: интензитетът на светлината в стаята; 0 = черна стая, 1 = тъмна стая, 2 = стая осветена, 3 = светла стая, 4 = много светла стая

Насладете се на вашия dahsboard!

Стъпка 8: Внесете знанията си

Сега нашата система е готова, ще правим и други проекти.

Ако обаче искате да надстроите или подобрите системата, не се колебайте да обменяте в коментарите!

Надяваме се да ви даде някои идеи. Не забравяйте да ги споделите.

Пожелаваме ви най -доброто във вашия DIY проект.

Тимотей, Флориан и Максънс