Elektrická spotreba a monitorovanie životného prostredia cez Sigfox: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Popis

Tento projekt vám ukáže, ako získať elektrickú spotrebu miestnosti v trojfázovom rozvode energie a potom ju odosielať na server pomocou siete Sigfox každých 10 minút.

Ako merať silu?

Zo starého merača energií sme dostali tri prúdové svorky.

Buď opatrný ! Na inštaláciu svoriek je potrebný elektrikár. Tiež, ak neviete, akú svorku potrebujete pre svoju inštaláciu, môže vám poradiť elektrikár.

Aké mikrokontroléry budú použité?

Použili sme kartu Snootlab Akeru, ktorá je kompatibilná s Arduino.

Funguje to na všetkých elektromeroch?

Áno, vďaka svorkám meriame iba prúd. Môžete si teda spočítať spotrebu linky, ktorú chcete.

Ako dlho to trva

Keď máte všetky hardvérové požiadavky, zdrojový kód je k dispozícii na Github. Takže do hodiny alebo dvoch to budete môcť dať do poriadku.

Potrebujem nejaké predchádzajúce znalosti?

Musíte vedieť, čo robíte elektricky a ako používať Arduino a Actoboard.

Pokiaľ ide o Arduino a Actoboard, všetky základy sa môžete naučiť od Googlu. Veľmi jednoduché použitie.

Kto sme?

Voláme sa Florian PARIS, Timothée FERRER-LOUBEAU a Maxence MONTFORT. Sme študenti Université Pierre et Marie Curie v Paríži. Tento projekt je vedený na vzdelávacie účely vo francúzskej strojárskej škole (Polytech'Paris-UPMC).

Krok 1: Sigfox a Actoboard

Čo je to Sigfox?

Sigfox používa rádiovú technológiu v pásme Ultra Narrow Band (UNB). Frekvencia signálu je približne 10 Hz-90 Hz, preto je signál kvôli šumu ťažko rozpoznateľný. Sigfox však vynašiel protokol, ktorý môže dešifrovať signál v šume. Táto technológia má veľký dosah (až 40 km), navyše spotreba čipu je 1000 krát menšia ako čip GSM. Čip sigfox má vynikajúcu životnosť (až 10 rokov). Technológia sigfox má však obmedzenie prenosu (150 správ s 12 bytmi za deň). Preto je sigfox prepojovacím riešením určeným pre internet vecí (IoT).

Čo je Actoboard?

Actoboard je online služba, ktorá umožňuje užívateľovi vytvárať grafy (dashboardy) za účelom zobrazovania živých dát, vďaka vytváraniu widgetov má mnoho možností prispôsobenia. Údaje sú odosielané z nášho čipu Arduino vďaka integrovanému modulu Sigfox. Keď vytvoríte nový widget, stačí vybrať premennú, ktorá vás zaujíma, a potom zvoliť typ grafu, ktorý chcete použiť (stĺpcový graf, oblak bodov …) a nakoniec rozsah pozorovania. Naša karta bude odosielať údaje z únoscov (tlak, teplota, osvetlenie) a zo súčasných svoriek, informácie sa budú zobrazovať denne a týždenne, ako aj peniaze vynaložené na elektrickú energiu

Krok 2: Hardvérové požiadavky

V tomto návode budeme používať:

• Snootlab-Akeru
• Štít Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (iba svorky)
• Rezistor fotobunky
• BMP 180
• A SEN11301P
• RTC

Dávajte si pozor: pretože máme iba hardvér na meranie prúdu, urobili sme niekoľko predpokladov. Pozrite sa na ďalší krok: elektrotechnická štúdia.

-Malina PI 2: Malinu sme použili na zobrazenie údajov Actoboard na obrazovke vedľa elektromera (malina zaberá menej miesta ako bežný počítač).

-Snootlab Akeru: Táto karta Arduino, ktorá obsahuje celočíselný modul sigfox, obsahuje monitorovací softvér, ktorý nám umožňuje analyzovať údaje zo senzorov a odoslať ich na server Actoboard.

-Grove Shield: Je to doplnkový modul, ktorý je zapojený do čipu Akeru, obsahuje 6 analógových portov a 3 porty I²C, ktoré sa používajú na pripojenie našich senzorov

-LEM EMN 100-W4: Tieto zosilňovače sú zapojené do každej fázy elektromera. Na získanie obrazu spotrebovaného prúdu s presnosťou 1,5% používame paralelný odpor.

-BMP 180: Tento snímač meria teplotu od -40 do 80 ° C, ako aj okolitý tlak od 300 do 1 100 hPa a musí byť zapojený do zásuvky I2C.

-SEN11301P: Tento senzor nám tiež umožňuje merať teplotu (túto funkciu použijeme pre túto funkciu, pretože je presnejšia -> 0,5% namiesto 1 ° C pre BMP180) a vlhkosť s presnosťou 2%.

-Fotorezistor: Tento komponent používame na meranie jasu. Je to silne odporový polovodič, ktorý pri zvýšení jasu znižuje jeho odpor. Na opis sme vybrali päť rozpätí odporu

Krok 3: Elektrická štúdia

Predtým, ako sa pustíme do programovania, je vhodné poznať zaujímavé údaje, ktoré je potrebné získať späť, a ako ich využiť. Za týmto účelom realizujeme elektrotechnickú štúdiu projektu.

Vďaka trom prúdovým svorkám (LEM EMN 100-W4) získavame prúd späť v linkách. Prúd potom prechádza odporom 10 ohmov. Napätie v hraniciach odporu je obrazom prúdu v príslušnej línii.

Dávajte si pozor, v elektrotechnike sa výkon na dobre vyváženej trojfázovej sieti počíta podľa nasledujúceho vzťahu: P = 3*V*I*cos (Phi).

Tu uvažujeme nielen o tom, že trojfázová sieť je vyvážená, ale aj o tom, že cos (Phi) = 1. Účinník rovný 1 zahŕňa čisto záťaže. Čo je v praxi nemožné. Napäťové obrazy prúdov čiar sú priamo vzorkované počas 1 sekundy na Snootlab-Akeru. Dostaneme späť hodnotu max každého napätia. Potom ich pridáme, aby sme získali celkové množstvo prúdu spotrebovaného inštaláciou. Potom vypočítame efektívnu hodnotu podľa tohto vzorca: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Potom vypočítame skutočnú hodnotu prúdu, ktorú zistíme nastavením počtu hodnôt odporov a koeficientu prúdových svoriek: Irms = Vrms*res*(1/R) (res je rozlíšenie ADC 4,88 mv/bit)

Akonáhle je známe efektívne množstvo prúdu inštalácie, vypočítame výkon podľa vyššie uvedeného vzorca. Potom z neho odpočítame spotrebovanú energiu. A prepočítame výsledok kW.h: W = P*t

Nakoniec vypočítame cenu v kW.h s prihliadnutím na to, že 1kW.h = 0,15 €. Náklady na predplatné zanedbávame.

Krok 4: Pripojenie celého systému

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

Krok 5: Stiahnite si kód a nahrajte ho

Teraz máte všetko dobre prepojené, kód si môžete stiahnuť tu:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Kód je vo francúzštine, pre tých, ktorí potrebujú nejaké vysvetlenia, sa pokojne pýtajte v komentároch.

Teraz máte kód, musíte ho nahrať do Snootlab-Akeru. Na to môžete použiť IDE Arduino. Akonáhle je kód nahraný, môžete zistiť, či LED dióda reaguje na vaše pohyby.

Krok 6: Nastavte Actoboard

Teraz, keď váš systém funguje, môžete vizualizovať údaje na actoboard.com.

Spojí vás s vašim ID a heslom prijatým z karty Sigfox alebo Snootlab-Akeru.

Po dokončení musíte vytvoriť nový informačný panel. Potom môžete na ovládací panel pridať požadované miniaplikácie.

Údaje prichádzajú vo francúzštine, takže tu sú ekvivalenty:

• Energie_KWh = energia (v KW.h)
• Cout_Total = Celková cena (za predpokladu 1KW.h = 0,15 €)
• Humidit = vlhkosť
• Lumiere = Svetlo

Krok 7: Analýza údajov

Áno, toto je koniec!

Teraz môžete svoje štatistiky vizualizovať tak, ako chcete. Niektoré vysvetlenia sú vždy dobré na pochopenie toho, ako sa vyvíjajú:

• Energie_KWh: bude resetovaný každý deň o 00:00
• Cout_Total: v závislosti od Energie_KWh, za predpokladu, že 1KW.h sa rovná 0,15 €
• Teplota: v stupňoch Celzia
• Humidit: v %HR
• Prítomnosť: ak by tu bol niekto medzi dvoma, pošlite cez Sigfox
• Lumiere: intenzita svetla v miestnosti; 0 = čierna miestnosť, 1 = tmavá miestnosť, 2 = osvetlená miestnosť, 3 = svetlá miestnosť, 4 = veľmi svetlá miestnosť

Užite si svoj dahsboard!

Krok 8: Prineste svoje znalosti

Teraz je náš systém hotový, ideme robiť ďalšie projekty.

Ak by ste však chceli systém aktualizovať alebo vylepšiť, pokojne si o tom dajte vedieť v komentároch!

Dúfame, že vám to poskytne nejaké nápady. Nezabudnite ich zdieľať.

Prajeme vám to najlepšie vo vašom DIY projekte.

Timothée, Florian a Maxence