Sigfox арқылы электр энергиясын тұтыну мен қоршаған ортаны бақылау: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Сипаттама

Бұл жоба сізге үш фазалы электр тарату бойынша бөлменің электр энергиясын қалай алуға болатынын көрсетеді, содан кейін оны әр 10 минут сайын Sigfox желісі арқылы серверге жібереді.

Қуатты қалай өлшеуге болады?

Біз ескі энергия есептегіштен үш ток қысқышын алдық.

Сақ болыңыз ! Қысқыштарды орнату үшін электрик қажет. Сонымен қатар, егер сіз орнатуға қандай қысқыш қажет екенін білмесеңіз, электрик сізге кеңес бере алады.

Қандай микроконтроллерлер қолданылады?

Біз Arduino үйлесімді Snootlab Akeru картасын қолдандық.

Ол барлық электр есептегіштерде жұмыс істей ме?

Иә, біз қысқыштардың арқасында тек қана токты өлшейміз. Осылайша сіз қалаған желінің тұтынуын есептей аласыз.

Оны жасау үшін қанша уақыт қажет?

Аппараттық құралдардың барлық талаптары болғаннан кейін, бастапқы код Github -да қол жетімді. Осылайша, бір -екі сағат ішінде сіз оны жұмыс істей аласыз.

Маған бұрынғы білім қажет пе?

Сіз электрмен не істеп жатқаныңызды және Arduino мен Actoboard -ты қалай пайдалану керектігін білуіңіз керек.

Arduino мен Actoboard үшін сіз Google -ден барлық негіздерді біле аласыз. Қолдану өте оңай.

Біз кімбіз?

Біздің есімдеріміз Флориан ПАРИС, Тимоти ФЕРРЕР-ЛОУБЭУ және Максенс МОНТФОРТ. Біз Париждегі Пьер мен Мари Кюри университетінің студенттеріміз. Бұл жоба француз инженерлік мектебінде (Polytech'Paris-UPMC) білім беру мақсатына бағытталған.

1 -қадам: Sigfox & Actoboard

Sigfox дегеніміз не?

Sigfox Ultra Narrow Band (UNB) радиотехнологиясын қолданады. Сигнал жиілігі шамамен 10 Гц-90 Гц, сондықтан шуылға байланысты сигналды анықтау қиын. Алайда Sigfox шуылдағы сигналды шешетін протокол ойлап тапты. Бұл технологияның үлкен диапазоны бар (40 км -ге дейін), сонымен қатар чиптің тұтынылуы GSM чипіне қарағанда 1000 есе аз. Sigfox чипінің қызмет ету мерзімі өте жоғары (10 жылға дейін). Сигфокс технологиясының берілу шектеуі бар (күніне 12 байтты 150 хабарлама). Сондықтан sigfox - бұл заттар Интернетіне (IoT) арналған қосылатын шешім.

Actoboard дегеніміз не?

Actoboard - бұл пайдаланушыға тірі деректерді көрсету үшін графиктерді (бақылау тақталарын) құруға мүмкіндік беретін желідегі қызмет, виджетті құрудың арқасында көптеген теңшеу мүмкіндіктері бар. Деректер интеграцияланған Sigfox модулінің арқасында біздің Arduino чипінен жіберіледі. Сіз жаңа виджет жасаған кезде, сізді қызықтыратын айнымалы мәнді таңдауыңыз керек, содан кейін пайдаланғыңыз келетін график түрін (жолақ графигі, нүктелер бұлты …) және ақырында бақылау аралығын таңдауыңыз қажет. Біздің карта деректерді басып алушылардан (қысым, температура, ағарту) және ағымдағы қысқыштардан жібереді, ақпарат күнделікті және апта сайын, сондай -ақ электр энергиясына жұмсалатын ақшаны көрсетеді.

2 -қадам: Аппараттық құралдарға қойылатын талаптар

Бұл оқулықта біз мыналарды қолданамыз:

• Snootlab-Akeru
• Қалқан Arduino Seeed студиясы
• LEM EMN 100-W4 (тек қысқыштар)
• Фотоэлементті резистор
• BMP 180
• SEN11301P
• RTC

Сақ болыңыз: бізде тек токты өлшеуге арналған аппараттық құрал болғандықтан, біз кейбір жорамалдар жасадық. Келесі қадамды қараңыз: электрлік зерттеу.

-Raspberry PI 2: Біз Raspberry -ді Actoboard деректерін электр есептегіш жанындағы экранда көрсету үшін қолдандық (таңқурай әдеттегі компьютерге қарағанда аз орын алады).

-Snootlab Akeru: sigfox модулі бар Arduino картасында датчиктерден алынған мәліметтерді талдауға және оны Actoboard -қа жіберуге мүмкіндік беретін бақылау бағдарламасы бар.

-Grove Shield: бұл Akeru чипіне қосылған қосымша модуль, ол 6 аналогты порт пен 3 I²C порты бар, олар сенсорларды қосуға арналған.

-LEM EMN 100-W4: Бұл күшейткіш қысқыштар электр есептегіштің әр фазасына ілінеді, біз параллель резисторды пайдаланып, толық токтың кескінін 1,5% дәлдікпен аламыз.

-BMP 180: Бұл сенсор температураны -40 -тан 80 ° C -қа дейін, сондай -ақ атмосфералық қысымды 300 -ден 1100 гПа -ға дейін өлшейді, оны I2C ұясына қосу керек.

-SEN11301P: Бұл сенсор сонымен қатар температураны өлшеуге мүмкіндік береді (біз оны дәл осы функция үшін қолданамыз, себебі ол дәлірек -BMP180 үшін 1 ° C емес> 0,5%) және ылғалдылық 2% дәлдікпен.

-Фоторезистор: Біз бұл компонентті жарықтығын өлшеу үшін қолданамыз, ол жоғары қарсылықты жартылай өткізгіш, ол жарықтық көтерілгенде қарсылықты төмендетеді. Біз сипаттау үшін қарсылықтың бес кезеңін таңдадық

3 -қадам: Электрлік зерттеу

Бағдарламалауға кіріспес бұрын, қайтарылатын қызықты деректерді және оларды қалай пайдалану керектігін білген жөн. Ол үшін біз жобаның электротехникалық зерттеуін жүргіземіз.

Біз үш тоқ қысқышы (LEM EMN 100-W4) арқасында токты желіге қайтарамыз. Содан кейін ток 10 Ом кедергісімен өтеді. Қарсылық шекарасындағы кернеу - сәйкес сызықтағы ток бейнесі.

Назар аударыңыз, электротехникада үш фазалы теңдестірілген желідегі қуат келесі қатынаспен есептеледі: P = 3*V*I*cos (Phi).

Мұнда біз үшфазалы желінің теңдестірілгенін ғана емес, сонымен қатар cos (Phi) = 1 екенін де қарастырамыз. 1 -ге тең қуат коэффициентіне тек резистивті жүктемелер кіреді. Іс жүзінде мүмкін емес нәрсе. Сызықтар ағындарының кернеу суреттері Snootlab-Akeru-де 1 секунд ішінде тікелей іріктеледі. Біз әр кернеудің максималды мәнін қайтарамыз. Содан кейін біз қондырғы тұтынатын токтың жалпы мөлшерін алу үшін оларды қосамыз. Біз тиімді мәнді келесі формула бойынша есептейміз: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Содан кейін біз токтың нақты мәнін есептейміз, оны кедергілердің мәнін, сонымен қатар ток қысқыштарының коэффициентін есептеу арқылы табамыз: Irms = Vrms*res*(1/R) (res - ADC 4.88mv/бит)

Орнатудың тиімді ток мөлшері белгілі болғаннан кейін, біз жоғарыда көрсетілген формула бойынша қуатты есептейміз. Содан кейін біз тұтынылған энергияны есептен шығарамыз. Ал біз нәтижені кВт.сағ түрлендіреміз: W = P*t

Біз кВт / сағ бағаны 1 кВт.сағ = 0,15 € ескере отырып есептейміз. Біз жазылу шығындарын ескермейміз.

4 -қадам: барлық жүйені қосу

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• ФОТО ХАБАР A3
• ДЕТЕКТОР 7
• Жарықдиодты 8
• DHTPIN 2
• DHTTYPE DHT21 // DHT 21
• Барометр 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085TYPE Adafruit_BMP085

5 -қадам: кодты жүктеңіз және кодты жүктеңіз

Енді сізде бәрі жақсы қосылды, сіз кодты мына жерден жүктей аласыз:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Код француз тілінде, кейбір түсіндірулерді қажет ететіндер түсініктемелерде сұрай алады.

Енді сізде код бар, оны Snootlab-Akeru-ге жүктеу керек. Сіз бұл үшін Arduino IDE -ді пайдалана аласыз. Код жүктелгеннен кейін, сіздің қозғалыстарыңызға светодиодтың жауап беретінін көре аласыз.

6 -қадам: Actoboard тақтасын орнатыңыз

Енді сіздің жүйеңіз жұмыс істейді, сіз actoboard.com сайтындағы деректерді визуализациялай аласыз.

Сізді Sigfox немесе Snootlab-Akeru картасынан алынған жеке куәлігіңіз бен пароліңізбен байланыстырыңыз.

Аяқтағаннан кейін сіз жаңа бақылау тақтасын жасауыңыз керек. Осыдан кейін бақылау тақтасына қажетті виджеттерді қосуға болады.

Деректер француз тілінде келеді, сондықтан эквиваленттері:

• Energie_KWh = Энергия (кВтсағ)
• Cout_Total = Жалпы баға (1 кВт.сағ = 0.15 € болған жағдайда)
• Гумидит = Ылғалдылық
• Lumiere = Жарық

7 -қадам: мәліметтерді талдау

Иә, бұл соңы!

Енді сіз статистиканы өзіңіз қалағандай елестете аласыз. Оның қалай дамығанын түсіну үшін кейбір түсініктемелер әрқашан жақсы:

• Energie_KWh: ол күн сайын 00: 00 -де қалпына келтіріледі
• Cout_Total: Energie_KWh байланысты, 1 кВт.сағ 0,15 € тең
• Температура: ° Цельсий бойынша
• Гумидит: %HR бойынша
• Қатысу: егер біреу мұнда екеуінің арасында болса, Sigfox арқылы жіберіңіз
• Lumiere: бөлмедегі жарық қарқындылығы; 0 = қара бөлме, 1 = қараңғы бөлме, 2 = бөлме жарықтандырылған, 3 = жарық бөлме, 4 = өте жарық бөлме

Сіздің тақтайшаңыздан рахат алыңыз!

8 -қадам: Біліміңізді алыңыз

Енді біздің жүйе аяқталды, біз басқа жобалармен айналыспақпыз.

Алайда, егер сіз жүйені жаңартқыңыз немесе жақсартқыңыз келсе, түсініктемелерде бөлісіңіз!

Сізге кейбір идеялар береді деп үміттенеміз. Олармен бөлісуді ұмытпаңыз.

Сізге DIY жобасында сәттілік тілейміз.

Тимоти, Флориан және Максенс