צריכת חשמל וניטור סביבתי באמצעות Sigfox: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

תיאור

פרויקט זה יראה לך כיצד להשיג את צריכת החשמל של חדר בהתפלגות חשמל תלת פאזית ולאחר מכן לשלוח אותו לשרת באמצעות רשת Sigfox כל 10 דקות.

כיצד למדוד את העוצמה?

קיבלנו שלושה מהדקי זרם ממד אנרגיה ישן.

הזהר ! יש צורך בחשמלאי להתקנת המהדקים. כמו כן, אם אינך יודע איזה מהדק אתה צריך להתקנה שלך, חשמלאי יכול לייעץ לך.

באילו מיקרו -בקרים ישמשו?

השתמשנו בכרטיס Snootlab Akeru התואם ל- Arduino.

האם זה עובד על כל המונים החשמליים?

כן, אנו מעריכים רק את הזרם בזכות המהדקים. אז אתה יכול לספור את צריכת הקו שאתה רוצה.

כמה זמן לוקח להכין אותו?

ברגע שיש לך את כל דרישות החומרה, קוד המקור זמין ב- Github. אז תוך שעה -שעתיים תוכל לגרום לזה לעבוד.

האם אני צריך ידע קודם?

אתה צריך לדעת מה אתה עושה באופן חשמלי וכיצד להשתמש בארדואינו וב- Actoboard.

עבור Arduino ו- Actoboard, אתה יכול ללמוד את כל הבסיס מ- Google. מאוד קל לשימוש.

מי אנחנו?

השמות שלנו הם פלוריאן פאריס, טימותי פרר-לובאו ומקסנס מונטפורט. אנו סטודנטים באוניברסיטת Pierre et Marie Curie בפריז. פרויקט זה מוביל למטרה חינוכית בבית ספר להנדסה צרפתית (Polytech'Paris-UPMC).

שלב 1: Sigfox ו- Actoboard

מהו Sigfox?

Sigfox משתמשת בטכנולוגיית הרדיו ב- Ultra Narrow Band (UNB). תדירות האות היא סביב 10Hz-90Hz, ולכן קשה לזהות את האות בגלל הרעש. אולם Sigfox המציא פרוטוקול שיכול לפענח את האות ברעש. לטכנולוגיה זו יש טווח גדול (עד 40 ק מ), יתר על כן צריכת השבב היא פי 1000 פחות משבב GSM. לשבב הסיגפוקס יש אורך חיים נהדר (עד 10 שנים). אף על פי כן יש לטכנולוגיית sigfox מגבלת שידור (150 הודעות של 12 בייט ליום). לכן הסיגפוקס הוא פתרון קישוריות המוקדש לאינטרנט הדברים (IoT).

מהו Actoboard?

Actoboard הוא שירות מקוון המאפשר למשתמש ליצור גרפים (לוחות מחוונים) על מנת להציג נתונים חיים, יש לו אפשרויות התאמה רבות הודות ליצירת הווידג'ט. הנתונים נשלחים משבב ה- Arduino שלנו הודות למודול Sigfox משולב. כשאתה יוצר ווידג'ט חדש, אתה רק צריך לבחור את המשתנה שאתה מעוניין בו ואז לבחור את סוג הגראפ שברצונך להשתמש בו (עמודות, ענן נקודות …) ולבסוף את טווח התצפית. הכרטיס שלנו ישלח נתונים מהכובשים (לחץ, טמפרטורה, הארה) ומהמתחמים הנוכחיים, המידע יוצג מדי יום ושבוע, כמו גם הכסף שהוצא על חשמל.

שלב 2: דרישות חומרה

במדריך זה נשתמש ב:

• Snootlab-Akeru
• סטודיו מגן Arduino Seeed
• LEM EMN 100-W4 (רק מהדקים)
• נגד תאי צילום
• BMP 180
• SEN11301P
• RTC

היזהרו: מכיוון שיש לנו רק את החומרה להעריך את הזרם, עשינו כמה הנחות. ראה את השלב הבא: לימוד חשמל.

Raspberry PI 2: השתמשנו ב- Raspberry על מנת להציג נתוני Actoboard על מסך ליד המד החשמלי (הפטל לוקח פחות מקום ממחשב רגיל).

-Snootlab Akeru: כרטיס Arduino זה הכולל מספר מודול sigfox מכיל את תוכנת הניטור המאפשרת לנו לנתח נתונים מחיישנים ולשלוח אותו ל- Actoboard.

-Grove Shield: זהו מודול נוסף המחובר לשבב Akeru, הוא מכיל 6 יציאות אנלוגיות ו -3 יציאות I²C המשמשות לחיבור החיישנים שלנו.

-LEM EMN 100-W4: מלחציים מגבר אלה מחוברים לכל שלבי מד החשמל, אנו משתמשים בנגד מקביל כדי להשיג תמונה של הזרם הנצרך עם דיוק של 1.5%.

-BMP 180: חיישן זה מודד טמפרטורה מ -40 עד 80 מעלות צלזיוס, כמו גם לחץ סביבתי בין 300 ל 1100 hPa, יש לחבר אותו לחריץ I2C.

-SEN11301P: חיישן זה גם מאפשר לנו למדוד את הטמפרטורה (נשתמש בחיישן זה עבור פונקציה זו מכיוון שהוא מדויק יותר -> 0.5% במקום 1 ° C עבור BMP180) ולחות עם דיוק של 2%.

-פוטוריסטור: אנו משתמשים ברכיב זה למדידת בהירות, זהו מוליך למחצה עמיד מאוד אשר מוריד את התנגדותו כאשר הבהירות עולה. בחרנו חמישה טווחי התנגדות לתאר

שלב 3: לימוד חשמל

לפני שנכנסים לתכנות, מומלץ להכיר את הנתונים המעניינים שאפשר לקבל בחזרה וכיצד לנצל אותם. לשם כך, אנו מממשים מחקר אלקטרוטכני של הפרויקט.

אנו מחזירים את הזרם בקווים הודות לשלושת מלחציים הנוכחיים (LEM EMN 100-W4). הזרם עובר אז בהתנגדות של 10 אוהם. המתח בגבולות ההתנגדות הוא דימוי הזרם בקו המקביל.

היזהר, באלקטרוטכני הכוח ברשת תלת פאזית מאוזנת נחשב ביחס הבא: P = 3*V*I*cos (Phi).

כאן, אנו רואים לא רק שרשת התלת פאזות מאוזנת, אלא גם כי cos (Phi) = 1. גורם הספק השווה ל -1 כרוך בעומסים התנגדותיים בלבד. מה בלתי אפשרי בפועל. תמונות המתחים של זרמי הקווים נדגמים ישירות לאורך שנייה אחת ב- Snootlab-Akeru. אנו מחזירים את הערך המקסימלי של כל מתח. לאחר מכן, אנו מוסיפים אותם כדי להשיג את הכמות הכוללת של הזרם הנצרך על ידי ההתקנה. אנו מחשבים את הערך האפקטיבי לפי הנוסחה הבאה: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

אנו מחשבים אז את הערך האמיתי של הזרם, אותו אנו מוצאים על ידי הגדרת ספירת ערך ההתנגדויות, כמו גם מקדם מהדקים הנוכחיים: Irms = Vrms*res*(1/R) (res הוא הרזולוציה של ADC 4.88mv/bit)

לאחר שידוע כמות הזרם האפקטיבית של ההתקנה, אנו מחשבים את ההספק לפי הנוסחה הנראית גבוה יותר. אנו מפחיתים את האנרגיה הנצרכת ממנה. ואנו ממירים את התוצאה kW.h: W = P*t

לבסוף אנו מחשבים את המחיר בקוט ש בהתחשב בכך ש- 1 kWh = 0.15 €. אנו מזניחים את עלויות המנויים.

שלב 4: חיבור כל המערכת

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• PHOTOCELL A3
• דוקטור 7
• LED 8
• DHTPIN 2
• DHTTYPE DHT21 // DHT 21
• ברומטר 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085TYPE Adafruit_BMP085

שלב 5: הורד את הקוד והעלה את הקוד

עכשיו שהכל מחובר היטב, אתה יכול להוריד את הקוד כאן:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

הקוד בצרפתית, למי שצריך הסברים, מוזמן לשאול בתגובות.

עכשיו יש לך את הקוד, עליך להעלות אותו ב- Snootlab-Akeru. אתה יכול להשתמש ב- Arduino IDE לשם כך. לאחר שהקוד יעלה תוכל לראות אם הלד מגיב לתנועותיך.

שלב 6: הגדר את Actoboard

כעת, כאשר המערכת שלך פועלת, תוכל לדמיין את הנתונים ב- actoboard.com.

חבר אותך עם המזהה והסיסמה שלך שמקבלים מ- Sigfox או מכרטיס Snootlab-Akeru.

לאחר סיום, עליך ליצור לוח מחוונים חדש. לאחר מכן תוכל להוסיף את הווידג'טים שאתה רוצה בלוח המחוונים.

הנתונים מגיעים בצרפתית, אז הנה השקולות:

• Energie_KWh = אנרגיה (ב- KW.h)
• Cout_Total = מחיר כולל (בהנחה 1KW.h = 0.15 €)
• Humidite = לחות
• Lumiere = אור

שלב 7: ניתוח נתונים

כן, זה הסוף!

כעת תוכל לדמיין את הנתונים הסטטיסטיים שלך כפי שאתה רוצה. כמה הסברים תמיד טובים להבין כיצד הוא מפותח:

• Energie_KWh: הוא יתאפס כל יום בשעה 00:00
• Cout_Total: תלוי ב- Energie_KWh, בהנחה ש- 1KW.h שווה ל- 0.15 €
• טמפרטורה: ב ° צלזיוס
• Humidite: ב- %HR
• נוכחות: אם מישהו היה כאן בין שניים לשלוח דרך Sigfox
• Lumiere: עוצמת האור בחדר; 0 = חדר שחור, 1 = חדר חשוך, 2 = חדר מואר, 3 = חדר בהיר, 4 = חדר בהיר מאוד

תהנה מהמרכז שלך!

שלב 8: הביאו את הידע שלכם

עכשיו המערכת שלנו סיימה, אנחנו הולכים לעשות פרויקטים אחרים.

עם זאת, אם ברצונך לשדרג או לשפר את המערכת, אל תהסס להחליף בתגובות!

אנו מקווים שזה יתן לך כמה רעיונות. אל תשכח לשתף אותם.

אנו מאחלים לך את הטוב ביותר בפרויקט DIY שלך.

טימותי, פלוריאן ומקסנס