Elektromos fogyasztás és környezetfigyelés Sigfoxon keresztül: 8 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Leírás

Ez a projekt megmutatja, hogyan lehet egy szoba elektromos fogyasztását háromfázisú tápegységre állítani, majd 10 percenként elküldeni egy szerverre a Sigfox hálózat segítségével.

Hogyan mérhető az erő?

Három árambilincset kaptunk egy régi energiamérőből.

Légy óvatos ! A bilincsek beszereléséhez villanyszerelőre van szükség. Továbbá, ha nem tudja, melyik bilincsre van szüksége a telepítéshez, egy villanyszerelő tanácsot adhat.

Melyik mikrokontrollert fogják használni?

A Snootlab Akeru kártyát használtuk, amely kompatibilis az Arduino -val.

Minden elektromos mérőn működik?

Igen, a bilincseknek köszönhetően csak az áramot mérjük. Így megszámolhatja a kívánt vonal fogyasztását.

Mennyi idő alatt készül el?

Ha megvan az összes hardverkövetelmény, a forráskód elérhető a Githubon. Tehát egy -két órán belül képes lesz működni.

Szükségem van bármilyen előzetes tudásra?

Tudnia kell, hogy mit csinál elektromos úton, és hogyan használja az Arduino -t és az Actoboard -ot.

Az Arduino és az Actoboard esetében a Google minden alapját megtanulhatja. Nagyon könnyen használható.

Kik vagyunk mi?

Nevünk Florian PARIS, Timothée FERRER-LOUBEAU és Maxence MONTFORT. A párizsi Pierre et Marie Curie Egyetem hallgatói vagyunk. Ez a projekt oktatási célokat szolgál egy francia mérnöki iskolában (Polytech'Paris-UPMC).

1. lépés: Sigfox és Actoboard

Mi az a Sigfox?

A Sigfox az ultra keskeny sáv (UNB) rádiótechnológiáját használja. A jel frekvenciája 10 Hz-90 Hz körül van, ezért a jelet a zaj miatt nehéz észlelni. A Sigfox azonban feltalált egy protokollt, amely képes megfejteni a jelet a zajban. Ennek a technológiának nagy hatótávolsága van (akár 40 km), ráadásul a chip fogyasztása 1000 -szer kevesebb, mint egy GSM chip. A sigfox chip élettartama nagy (akár 10 év). Ennek ellenére a sigfox technológia átviteli korlátozással rendelkezik (150 üzenet, 12 bájt naponta). Ezért a sigfox egy csatlakoztatható megoldás a tárgyak internetének (IoT).

Mi az Actoboard?

Az Actoboard egy online szolgáltatás, amely lehetővé teszi a felhasználó számára grafikák (irányítópultok) létrehozását az élő adatok megjelenítése érdekében. A widget létrehozásának köszönhetően sok testreszabási lehetőséggel rendelkezik. Az adatokat a beépített Sigfox modulnak köszönhetően az Arduino chipünk küldi. Amikor új widgetet hoz létre, csak ki kell választania az Önt érdeklő változót, majd ki kell választania a használni kívánt grafikát (oszlopdiagram, pontfelhő…), és végül a megfigyelési tartományt. Kártyánk adatokat küld a befogóktól (nyomás, hőmérséklet, felvilágosítás) és a jelenlegi bilincsekről, az információk naponta és hetente megjelennek, valamint az áramra költött pénz

2. lépés: Hardverkövetelmények

Ebben az oktatóanyagban a következőket fogjuk használni:

• A Snootlab-Akeru
• Pajzs Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (csak a bilincsek)
• Fotocellás ellenállás
• BMP 180
• A SEN11301P
• Egy RTC

Vigyázat: mivel csak az áram mérésére alkalmas hardverrel rendelkezünk, néhány feltételezést tettünk. Lásd a következő lépést: elektromos tanulmány.

-Málna PI 2: A Málnát használtuk annak érdekében, hogy az Actoboard adatait megjelenítsük az elektromos mérő melletti képernyőn (a málna kevesebb helyet foglal el, mint egy szokásos számítógép).

-Snootlab Akeru: Ez az Arduino kártya, amely egy egész sigfox modult tartalmaz, tartalmazza a felügyeleti szoftvert, amely lehetővé teszi számunkra, hogy elemezzük az érzékelők adatait, és elküldjük az Actoboard -nak.

-Grove Shield: Ez egy kiegészítő modul, amely az Akeru chipen van, 6 analóg és 3 I²C porttal rendelkezik, amelyek érzékelőink csatlakoztatására szolgálnak

-LEM EMN 100-W4: Ezek az erősítőbilincsek az elektromos mérőműszer minden fázisához vannak akasztva, egy párhuzamos ellenállást használunk, hogy 1,5% -os pontossággal képet kapjunk a fogyasztott áramról.

-BMP 180: Ez az érzékelő méri a hőmérsékletet -40 és 80 ° C között, valamint a környezeti nyomást 300 és 1100 hPa között, ezt I2C nyíláshoz kell csatlakoztatni.

-SEN11301P: Ez az érzékelő lehetővé teszi számunkra a hőmérséklet (ezt a funkciót használjuk, mivel pontosabb -> 0,5% a BMP180 esetén 1 ° C helyett) és a páratartalom 2% -os pontossággal történő mérését.

-Fotorezisztor: Ezt az összetevőt használjuk a fényerő mérésére, ez egy nagy ellenállású félvezető, amely csökkenti az ellenállást, amikor a fényerő nő. A leíráshoz öt ellenállási tartományt választottunk

3. lépés: Elektromos tanulmány

Mielőtt belevágna a programozásba, tanácsos megismerni a visszakapandó érdekes adatokat és azok kihasználását. Ehhez megvalósítjuk a projekt elektrotechnikai tanulmányát.

A három áramfogónak (LEM EMN 100-W4) köszönhetően vonalban kapjuk vissza az áramot. Az áram ekkor 10 ohmos ellenállásban halad át. Az ellenállás határainak feszültsége a megfelelő vonalban lévő áram képe.

Vigyázzon, az elektrotechnikában a jól kiegyensúlyozott háromfázisú hálózat teljesítményét a következő összefüggés számolja: P = 3*V*I*cos (Phi).

Itt nemcsak azt vesszük figyelembe, hogy a háromfázisú hálózat kiegyensúlyozott, hanem azt is, hogy cos (Phi) = 1. Az 1 -es teljesítménytényező csak terhelésmentes terheléseket foglal magában. Ami a gyakorlatban lehetetlen. A vonalak áramának feszültségképei közvetlenül a Snootlab-Akeru-n 1 másodperc alatt mintavételeznek. Minden feszültség maximális értékét visszakapjuk. Ezután hozzáadjuk őket, hogy megkapjuk a telepítés által felhasznált áram teljes mennyiségét. Ezután kiszámítjuk a tényleges értéket a következő képlettel: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Ezután kiszámítjuk az áram valós értékét, amelyet az ellenállások értékének számításával találunk, valamint az árambilincsek együtthatóját: Irms = Vrms*res*(1/R) (res az áramfelbontás ADC 4,88 mv/bit)

Amint a telepítés tényleges árammennyisége ismert, kiszámítjuk a teljesítményt a magasabb képlet alapján. Ekkor levonjuk belőle az elfogyasztott energiát. És konvertáljuk az eredményt kW.h: W = P*t

Végül kiszámítjuk az árat kW.h -ban, figyelembe véve, hogy 1kW.h = 0,15 €. Elhanyagoljuk az előfizetések költségeit.

4. lépés: Az összes rendszer csatlakoztatása

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• PHOTOCELL A3
• ÉRZÉKELŐ 7
• LED 8
• DHTPIN 2
• DHTTYPE DHT21 // DHT 21
• BAROMETRE 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085TÍPUS Adafruit_BMP085

5. lépés: Töltse le a kódot és töltse fel a kódot

Most már minden rendben van, letöltheti a kódot innen:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

A kód francia nyelvű, azoknak, akiknek magyarázatra van szükségük, nyugodtan kérdezzék meg megjegyzésekben.

Most megvan a kód, fel kell töltenie a Snootlab-Akeru-ba. Ehhez használhatja az Arduino IDE -t. Miután feltöltötte a kódot, láthatja, hogy a led reagál -e a mozgására.

6. lépés: Az Actoboard beállítása

Most már működik a rendszere, vizualizálhatja az adatokat az actoboard.com webhelyen.

Csatlakoztassa Önt azonosítójával és jelszavával, amelyet a Sigfox vagy a Snootlab-Akeru kártya kap.

Miután elkészült, létre kell hoznia egy új irányítópultot. Ezután hozzáadhatja a kívánt modulokat az irányítópulthoz.

Az adatok franciául érkeznek, tehát itt vannak a megfelelők:

• Energie_KWh = Energia (KW.h -ban)
• Cout_Total = Teljes ár (1KW.h = 0,15 € feltételezve)
• Humidite = páratartalom
• Lumiere = Fény

7. lépés: Adatelemzés

Igen, ez a vég!

Most a kívánt módon megjelenítheti statisztikáit. Néhány magyarázat mindig jó, ha megértjük, hogyan fejlődik:

• Energie_KWh: minden nap 00: 00 -kor visszaáll
• Cout_Total: az Energie_KWh -tól függően, feltételezve, hogy 1 kW.h 0,15 €
• Hőmérséklet: Celsius -fokban
• Nedves: %HR -ben
• Jelenlét: ha valaki itt volt kettő között, küldje el a Sigfox -on keresztül
• Lumiere: a fényerősség a szobában; 0 = fekete szoba, 1 = sötét szoba, 2 = megvilágított szoba, 3 = világos szoba, 4 = nagyon világos szoba

Élvezze a dahsboardot!

8. lépés: Vigye magával tudását

Most a rendszerünk kész, más projekteket fogunk végrehajtani.

Ha azonban frissíteni vagy fejleszteni szeretné a rendszert, nyugodtan cserélje ki a megjegyzésekben!

Reméljük, hogy ad néhány ötletet. Ne felejtse el megosztani őket.

A legjobbakat kívánjuk a DIY projekthez.

Timothée, Florian és Maxence