Elektriese verbruik en omgewingsmonitering via Sigfox: 8 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Beskrywing

Hierdie projek sal u wys hoe u die elektriese verbruik van 'n kamer op 'n driefasige kragverdeling kan kry en dit dan elke 10 minute na 'n bediener kan stuur met behulp van Sigfox-netwerk.

Hoe om die krag te meet?

Ons het drie stroomklemme van 'n ou energiemeter gekry.

Wees versigtig ! 'N Elektrisiën is nodig vir die installering van die klemme. As u ook nie weet watter klem u benodig vir u installasie nie, kan 'n elektrisiën u adviseer.

Watter mikrobeheerders sal gebruik word?

Ons het die Snootlab Akeru -kaart gebruik wat versoenbaar is met Arduino.

Werk dit op alle elektriese meters?

Ja, ons meet slegs die stroom danksy die klemme. U kan dus die verbruik van die lyn wat u wil, tel.

Hoe lank neem dit om dit te maak?

Sodra u al die hardewarevereistes het, is die bronkode beskikbaar op Github. Binne 'n uur of twee kan u dit dus laat werk.

Het ek enige voorkennis nodig?

U moet weet wat u elektries doen en hoe u Arduino en Actoboard kan gebruik.

Vir Arduino en Actoboard kan u alles van Google leer. Baie maklik om te gebruik.

Wie is ons?

Ons name is Florian PARIS, Timothée FERRER-LOUBEAU en Maxence MONTFORT. Ons is studente aan die Université Pierre et Marie Curie in Parys. Hierdie projek lei tot 'n opvoedkundige doel in 'n Franse ingenieursskool (Polytech'Paris-UPMC).

Stap 1: Sigfox en Actoboard

Wat is Sigfox?

Sigfox gebruik die radiotegnologie in die Ultra Narrow Band (UNB). Die frekwensie van die sein is ongeveer 10Hz-90Hz, daarom is dit moeilik om die sein op te spoor as gevolg van die geraas. Sigfox het egter 'n protokol uitgevind wat die sein in die geraas kan ontsyfer. Hierdie tegnologie het 'n groot reikafstand (tot 40 km), en die verbruik van die chip is 1000 keer minder as 'n GSM -chip. Die sigfox -chip het 'n uitstekende leeftyd (tot 10 jaar). Tog het die sigfox -tegnologie 'n oordragbeperking (150 boodskappe van 12 Bytes per dag). Daarom is die sigfox 'n verbindingsoplossing wat toegewy is aan die Internet of Things (IoT).

Wat is Actoboard?

Actoboard is 'n aanlyn diens wat die gebruiker in staat stel om grafieke (dashboards) te maak om lewendige data te wys; dit het baie aanpassings moontlikhede danksy die oprigting van die widget. Gegewens word van ons Arduino -chip gestuur danksy 'n geïntegreerde Sigfox -module. As u 'n nuwe widget skep, moet u net die veranderlike waarin u belangstel kies, en dan die tipe graphe wat u wil gebruik (staafgrafiek, puntwolk …) en laastens die waarnemingsomvang kies. Ons kaart stuur gegewens van opvangers (druk, temperatuur, verligting) en inligting word daagliks en weekliks vertoon, sowel as die geld wat aan elektrisiteit bestee word.

Stap 2: Hardewarevereistes

In hierdie tutoriaal gebruik ons:

• 'N Snootlab-Akeru
• 'N Skild Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (slegs die klampe)
• 'N Fotoselweerstand
• 'N BMP 180
• 'N SEN11301P
• 'N RTC

Pasop: omdat ons slegs die hardeware het om die stroom te meet, het ons 'n paar aannames gemaak. Sien die volgende stap: elektriese studie.

-Raspberry PI 2: Ons het die Framboos gebruik om Actoboard -data op 'n skerm langs die elektriese meter te wys (die framboos neem minder ruimte as 'n gewone rekenaar).

-Snootlab Akeru: Hierdie Arduino -kaart wat 'n sigfox -module met 'n heelgetal bevat, bevat die moniteringsagteware waarmee ons data van sensors kan ontleed en dit na Actoboard kan stuur.

-Grove Shield: Dit is 'n addisionele module wat op die Akeru -chip geplug is, dit bevat 6 analoog -poorte en 3 I²C -poorte wat gebruik word om ons sensors aan te sluit

-LEM EMN 100-W4: Hierdie versterkers word aan elke fase van die elektriese meter gehaak; ons gebruik 'n parallelle weerstand om 'n beeld van die verbruikte stroom met 'n akkuraatheid van 1,5% te verkry.

-BMP 180: Hierdie sensor meet die temperatuur van -40 tot 80 ° C, sowel as die omringende druk van 300 tot 1100 hPa, dit moet aan 'n I2C -gleuf gekoppel word.

-SEN11301P: Met hierdie sensor kan ons ook temperatuur meet (ons sal hierdie een vir die funksie gebruik, aangesien dit meer akkuraat is -> 0,5% in plaas van 1 ° C vir die BMP180) en humiditeit met 2% akkuraatheid.

-Fotoresistor: Ons gebruik die komponent om die helderheid te meet; dit is 'n hoogs weerstandbiedende halfgeleier wat sy weerstand verlaag wanneer die helderheid styg. Ons het vyf spannings van weerstandigheid gekies om te beskryf

Stap 3: Elektriese studie

Voordat u in die programmering ingaan, is dit raadsaam om die interessante gegewens wat u moet kry, te ken en hoe u dit kan gebruik. Daarvoor besef ons 'n elektrotegniese studie van die projek.

Danksy die drie stroomklemme (LEM EMN 100-W4) kry ons die stroom in lyne terug. Die stroom gaan dan oor in 'n weerstand van 10 Ohm. Die spanning in die grense van die weerstand is 'n beeld van die stroom in die ooreenstemmende lyn.

Pas op, in elektrotegniek word die krag op 'n goed gebalanseerde driefasige netwerk gereken deur die volgende verband: P = 3*V*I*cos (Phi).

Hier beskou ons nie net dat die driefase-netwerk gebalanseerd is nie, maar ook dat cos (Phi) = 1. 'N Kragfaktor gelyk aan 1 behels vragte suiwer weerstand. Wat in die praktyk onmoontlik is. Die spanningsbeelde van die strome van lyne word direk oor 'n sekonde op die Snootlab-Akeru geneem. Ons kry die maksimum waarde van elke spanning terug. Dan voeg ons dit by om die totale hoeveelheid stroom wat deur die installasie verbruik word, te verkry. Ons bereken dan die effektiewe waarde volgens die volgende formule: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Ons bereken dan die werklike waarde van die stroom, wat ons vind deur die waarde van die weerstande te bepaal, sowel as die koëffisiënt van die stroomklemme: Irms = Vrms*res*(1/R) (res is die resolusie van die ADC 4.88mv/bit)

Sodra die effektiewe hoeveelheid stroom van die installasie bekend is, bereken ons die krag volgens die formule wat hoër gesien word. Ons trek dan die verbruikte energie daarvan af. En ons omskakel die resultaat kW.h: W = P*t

Uiteindelik bereken ons die prys in die kW.h deur in ag te neem dat 1kW.h = 0.15 €. Ons verwaarloos die koste van intekeninge.

Stap 4: Verbind al die stelsel

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• FOTOSEL A3
• DETEKTEUR 7
• LED 8
• DHTPIN 2
• DHTTYPE DHT21 // DHT 21
• BAROMETRE 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085TYPE Adafruit_BMP085

Stap 5: Laai die kode af en laai die kode op

As u alles goed verbind het, kan u die kode hier aflaai:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Die kode is in Frans, vir diegene wat verduidelikings nodig het, kan u dit gerus in die kommentaar vra.

As u die kode het, moet u dit in die Snootlab-Akeru oplaai. U kan die Arduino IDE hiervoor gebruik. Sodra die kode opgelaai is, kan u sien of die LED reageer op u bewegings.

Stap 6: Stel Actoboard op

As u stelsel nou werk, kan u die data op actoboard.com visualiseer.

Verbind u met u ID en wagwoord wat u van Sigfox of die Snootlab-Akeru-kaart ontvang het.

Sodra dit klaar is, moet u 'n nuwe paneelbord skep. Daarna kan u die widgets wat u wil hê, op die dashboard byvoeg.

Die data kom in Frans, so hier is die ekwivalente:

• Energie_KWh = Energie (in KW.h)
• Cout_Total = Totale prys (veronderstel 1KW.h = 0,15 €)
• Humidite = Humiditeit
• Lumiere = Lig

Stap 7: Data -analise

Ja, dit is die einde!

U kan u statistieke nou visualiseer soos u wil. Sommige verduidelikings is altyd goed om te verstaan hoe dit ontwikkel is:

• Energie_KWh: dit sal elke dag om 00:00 herstel word
• Cout_Total: afhangende van Energie_KWh, veronderstel dat 1KW.h gelyk is aan 0.15 €
• Temperatuur: in ° Celsius
• Humidite: in %HR
• Aanwesigheid: as iemand hier tussen twee was, stuur dit via Sigfox
• Lumiere: die ligintensiteit in die kamer; 0 = swart kamer, 1 = donker kamer, 2 = kamer verlig, 3 = lig kamer, 4 = baie lig kamer

Geniet u dahsboard!

Stap 8: Bring u kennis

Nou ons stelsel klaar is, gaan ons ander projekte doen.

As u egter die stelsel wil opgradeer of verbeter, kan u die kommentaar uitruil!

Ons hoop dit gee u 'n paar idees. Moenie vergeet om dit te deel nie.

Ons wens u die beste toe met u selfdoenprojek.

Timothée, Florian en Maxence