Интеллектуальная система мониторинга энергии: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

В Керале (Индия) потребление энергии отслеживается и рассчитывается путем частых выездов на места технических специалистов из отдела электричества / энергетики для расчета тарифов на электроэнергию, что является трудоемкой задачей, поскольку в этом районе будут тысячи домов. Нет никаких условий для проверки или анализа индивидуального энергопотребления домов за определенный период времени, а также для создания отчета о потоках энергии в определенной области. Это касается не только Кералы, но и многих других мест в мире. Я предлагаю интеллектуальную систему мониторинга энергии с помощью Arduino, чтобы упростить проверку, мониторинг, анализ и расчет тарифов на электроэнергию. Система путем постоянной загрузки данных о потреблении энергии (с использованием уникального идентификатора пользователя) в облачную базу данных с помощью облачного подключения устройства. Кроме того, это позволит создавать диаграммы и отчеты для конкретных пользователей или районов, чтобы анализировать потребление энергии и потоки энергии в отдельном доме или регионе.

Запасы

1. Ардуино Уно
2. ЖК дисплей
3. Датчик тока (ACS712)

Шаг 1. Введение

В Керале (Индия) потребление энергии отслеживается и рассчитывается путем частых выездов на места технических специалистов из отдела электричества / энергетики для расчета тарифов на электроэнергию, что является трудоемкой задачей, поскольку в этом районе будут тысячи домов. Нет никаких условий для проверки или анализа индивидуального энергопотребления домов за определенный период времени, а также для создания отчета о потоках энергии в определенной области. Это касается не только Кералы, но и многих других мест в мире.

Этот проект включает в себя разработку интеллектуальной системы мониторинга энергии, которая упростит проверку, мониторинг, анализ и расчет стоимости электроэнергии. Система дополнительно позволит создавать диаграммы и отчеты для конкретных пользователей или регионов, чтобы анализировать потребление энергии и потоки энергии. Системный модуль, которому будет присвоен уникальный код пользователя для идентификации конкретной жилой единицы, в которой необходимо измерить потребление энергии. Потребляемая мощность будет контролироваться с помощью датчика тока, подключенного к плате Arduino через аналоговое соединение. Данные о потреблении энергии и уникальный код пользователя будут загружены в выделенную облачную службу в режиме реального времени. Энергетический отдел будет получать доступ к данным из облака и анализировать их для расчета индивидуального энергопотребления, создания индивидуальных и коллективных энергетических диаграмм, генерации отчетов по энергопотреблению и для детальной проверки энергопотребления. Модуль ЖК-дисплея может быть интегрирован в систему для отображения значений измерения энергии в реальном времени. Система будет работать независимо, если к ней подключен портативный источник питания, например, сухая батарея или батарея Li-Po.

Шаг 2: рабочий процесс

Основное внимание в этом проекте уделяется оптимизации и сокращению потребления энергии пользователем. Это не только снижает общие затраты на электроэнергию, но и экономит энергию.

Питание от сети переменного тока поступает и проходит через датчик тока, встроенный в бытовую цепь. Переменный ток, проходящий через нагрузку, воспринимается модулем датчика тока (ACS712), а выходные данные датчика поступают на аналоговый вывод (A0) Arduino UNO. Как только аналоговый вход получен Arduino, измерение мощности / энергии происходит внутри скетча Arduino. Расчетная мощность и энергия затем отображаются на модуле ЖК-дисплея. При анализе цепей переменного тока и напряжение, и ток изменяются синусоидально со временем.

Реальная мощность (P): это мощность, используемая устройством для выполнения полезной работы. Выражается в кВт.

Активная мощность = напряжение (В) x ток (I) x cosΦ

Реактивная мощность (Q): это часто называют мнимой мощностью, которая является мерой мощности, колеблющейся между источником и нагрузкой, которая не выполняет полезной работы. Выражается в кВАр.

Реактивная мощность = напряжение (В) x ток (I) x sinΦ

Полная мощность (S): определяется как произведение среднеквадратичного напряжения (RMS) и среднеквадратичного тока. Это также можно определить как равнодействующую активной и реактивной мощности. Выражается в кВА.

Полная мощность = напряжение (В) x ток (I)

Соотношение между реальной, реактивной и полной мощностью:

Реальная мощность = Полная мощность x cosΦ

Реактивная мощность = Полная мощность x sinΦ

Нас интересует только Реальная мощность анализа.

Коэффициент мощности (pf): отношение реальной мощности к полной мощности в цепи называется коэффициентом мощности.

Коэффициент мощности = реальная мощность / полная мощность

Таким образом, мы можем измерять любую мощность, а также коэффициент мощности, измеряя напряжение и ток в цепи. В следующем разделе обсуждаются шаги, предпринятые для получения измерений, необходимых для расчета энергопотребления.

Переменный ток обычно измеряется с помощью трансформатора тока. ACS712 был выбран в качестве датчика тока из-за его низкой стоимости и меньшего размера. Датчик тока ACS712 - это датчик тока на эффекте Холла, который точно измеряет ток при наведении. Магнитное поле вокруг провода переменного тока обнаруживается, что дает эквивалентное аналоговое выходное напряжение. Затем аналоговое выходное напряжение обрабатывается микроконтроллером для измерения тока, протекающего через нагрузку.

Эффект Холла - это создание разности напряжений (напряжения Холла) на электрическом проводнике, поперечной электрическому току в проводнике, и магнитного поля, перпендикулярного току.

Шаг 3. Тестирование

Исходный код обновлен здесь.

На рисунке изображен последовательный выход из расчета энергии.

Шаг 4: прототип

Шаг 5: ссылки

Instructables.com, electronicshub.org