מערכת ניטור אנרגיה חכמה: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

בקראלה (הודו), צריכת האנרגיה מנוטרת ומחושבת על ידי ביקורי שטח תכופים של טכנאים ממחלקת החשמל/אנרגיה לחישוב תעריף האנרגיה שזו משימה גוזלת זמן מכיוון שיהיו באזור אלפי בתים. אין הוראה לבדוק או לנתח את צריכת האנרגיה הפרטנית של בתים בפרק זמן ולא ליצור דיווח על זרימת אנרגיה באזור מסוים. זה לא רק המקרה של קראלה, אלא במקומות רבים בעולם. אני מציע מערכת ניטור אנרגיה חכמה בעזרת Arduino כדי להקל על הבדיקה, הניטור, הניתוח והחישוב של מחיר האנרגיה. המערכת על ידי העלאה מתמדת של נתוני צריכת האנרגיה (באמצעות מזהה משתמש ייחודי) למסד נתונים בענן בעזרת קישוריות ענן של המכשיר. זה גם יאפשר יצירת תרשימים ודוחות ספציפיים למשתמש או לאזור לנתח את צריכת האנרגיה וזרימת האנרגיה של בית או אזור בודדים.

אספקה

1. ארדואינו אונו
2. תצוגת אל סי די
3. חיישן זרם (ACS712)

שלב 1: מבוא

בקראלה (הודו) צריכת האנרגיה מנוטרת ומחושבת על ידי ביקורי שטח תכופים של טכנאים ממחלקת החשמל/אנרגיה לחישוב דמי האנרגיה, שזו משימה גוזלת זמן מכיוון שיהיו באזור אלפי בתים. אין הוראה לבדוק או לנתח את צריכת האנרגיה הפרטנית של בתים בפרק זמן ולא ליצור דיווח על זרימת אנרגיה באזור מסוים. זה לא רק המקרה של קראלה, אלא במקומות רבים בעולם.

פרויקט זה כולל פיתוח מערכת ניטור אנרגיה חכמה שתקל על הבדיקה, הניטור, הניתוח וחישוב האנרגיה. המערכת תאפשר בנוסף לייצר תרשימים ודוחות ספציפיים למשתמש או לאזור לנתח את צריכת האנרגיה וזרימת האנרגיה. מודול המערכת אשר יקבל קוד משתמש ייחודי לזיהוי יחידת הדיור המסוימת שבה יש למדוד את צריכת האנרגיה. צריכת החשמל תהיה במעקב בעזרת חיישן זרם בממשק ללוח Arduino באמצעות חיבור אנלוגי. נתוני צריכת האנרגיה וקוד המשתמש הייחודי של המשתמש יועלו לשירות ענן ייעודי בזמן אמת. מחלקת האנרגיה תוכל לגשת ולנתח את הנתונים מהענן כדי לחשב את צריכת האנרגיה האישית, ליצור תרשימי אנרגיה בודדים וקולקטיביים, להפיק דוחות אנרגיה ולבדוק אנרגיה מפורטת. ניתן לשלב מודול תצוגת LCD במערכת להצגת ערכי מדידת אנרגיה בזמן אמת. המערכת תעבוד באופן עצמאי אם מצורף מקור כוח נייד כגון סוללת תא יבש או סוללת Li-Po.

שלב 2: זרימת עבודה

המוקד העיקרי של פרויקט זה הוא לייעל ולצמצם את צריכת האנרגיה של המשתמש. זה לא רק מפחית את עלויות האנרגיה הכוללות אלא גם יחסוך באנרגיה.

החשמל מרשת החשמל נמשך ומועבר דרך חיישן הזרם המשולב במעגל הביתי. זרם ה- AC העובר בעומס מורגש על ידי מודול החיישן הנוכחי (ACS712) ונתוני הפלט מהחיישן מוזנים לפין האנלוגי (A0) של ה- Arduino UNO. ברגע שהקלט האנלוגי מתקבל על ידי Arduino, מדידת הכוח/האנרגיה נמצאת בתוך המערכון של Arduino. הכוח והאנרגיה המחושבים מוצגים לאחר מכן במודול תצוגת ה- LCD. בניתוח מעגל AC, המתח והזרם משתנים עם הזמן.

כוח אמיתי (P): זהו הכוח המשמש את המכשיר לייצור עבודה שימושית. הוא מתבטא ב- kW.

הספק אמיתי = מתח (V) x זרם (I) x cosΦ

כוח תגובתי (Q): זה נקרא לעתים קרובות כוח דמיוני שהוא מדד של כוח מתנדנד בין מקור לעומס, שאינו עושה שום דבר מועיל. זה מתבטא ב- kVAr

כוח תגובתי = מתח (V) x זרם (I) x sinΦ

הספק לכאורה (S): הוא מוגדר כתוצר של מתח השורש-ממוצע-ריבוע (RMS) וזרם ה- RMS. ניתן להגדיר זאת גם כתוצאה של כוח אמיתי ותגובתי. זה מתבטא ב- kVA

הספק לכאורה = מתח (V) x זרם (I)

הקשר בין כוח אמיתי, תגובתי לכאורה:

כוח אמיתי = כוח לכאורה x cosΦ

כוח ריאקטיבי = כוח לכאורה x sinΦ

אנו דואגים רק לכוח האמיתי לניתוח.

פקטור הספק (pf): היחס בין הכוח האמיתי לכוח הנראה במעגל נקרא גורם ההספק.

פקטור כוח = כוח אמיתי/כוח לכאורה

לפיכך, אנו יכולים למדוד את כל צורות ההספק כמו גם גורם ההספק על ידי מדידת המתח והזרם במעגל. הסעיף הבא דן בצעדים שננקטו להשגת המדידות הנדרשות לחישוב צריכת האנרגיה.

זרם ה- AC נמדד באופן מקובל באמצעות שנאי זרם. ACS712 נבחר כחיישן הנוכחי בגלל עלותו הנמוכה וגודלו הקטן יותר. חיישן הזרם ACS712 הוא חיישן זרם אפקט הול אשר מודד במדויק את הזרם כאשר הוא נגרם. השדה המגנטי סביב חוט ה- AC מזוהה שנותן את מתח המוצא האנלוגי המקביל. פלט המתח האנלוגי מעובד אז על ידי המיקרו -בקר כדי למדוד את זרימת הזרם דרך העומס.

אפקט הול הוא ייצור הפרש מתח (מתח האולם) על פני מוליך חשמלי, רוחבי לזרם חשמלי במוליך ושדה מגנטי בניצב לזרם.

שלב 3: בדיקה

קוד המקור מתעדכן כאן.

האיור מתאר את הפלט הסידורי מחשבון האנרגיה.

שלב 4: אב טיפוס

שלב 5: הפניות

instructables.com, electronicshub.org