Smart Energy Monitoring System: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

I Kerala (Indien) övervakas och beräknas energiförbrukningen genom frekventa fältbesök av tekniker från el-/energiavdelningen för beräkning av energipris som är en tidskrävande uppgift eftersom det kommer att finnas tusentals hus i området. Det finns ingen bestämmelse för att kontrollera eller analysera husens individuella energiförbrukning under en tidsperiod eller att skapa en rapport om energiflöde i ett visst område. Detta är inte bara fallet med Kerala, utan på många platser i världen. Jag föreslår ett smart energiovervakningssystem med hjälp av Arduino för att underlätta inspektion, övervakning, analys och beräkning av energipris. Systemet genom att ständigt ladda upp energiförbrukningsdata (med hjälp av ett unikt användar -ID) till en molndatabas med hjälp av enhetens molnanslutning. Det kommer dessutom att göra det möjligt att generera användarspecifika eller områdesspecifika diagram och rapporter för att analysera energiförbrukning och energiflöde för ett enskilt hus eller en region.

Tillbehör

1. Arduino Uno
2. LCD skärm
3. Strömgivare (ACS712)

Steg 1: Introduktion

I Kerala (Indien) övervakas och beräknas energiförbrukningen genom frekventa fältbesök av tekniker från el-/energiavdelningen för beräkning av energipris som är en tidskrävande uppgift eftersom det kommer att finnas tusentals hus i området. Det finns ingen bestämmelse för att kontrollera eller analysera husens individuella energiförbrukning under en tidsperiod eller att skapa en rapport om energiflöde i ett visst område. Detta är inte bara fallet med Kerala, utan på många platser i världen.

Detta projekt innebär utveckling av ett smart energiovervakningssystem som underlättar inspektion, övervakning, analys och prisberäkning av energi. Systemet tillåter dessutom att generera användarspecifika eller områdesspecifika diagram och rapporter för att analysera energiförbrukning och energiflöde. Systemmodulen som kommer att få en unik användarkod för att identifiera den specifika boendenhet där energiförbrukningen måste mätas. Strömförbrukningen kommer att övervakas med hjälp av en strömgivare som är ansluten till ett Arduino -kort med en analog anslutning. Energiförbrukningsdata och användarens unika användarkod kommer att laddas upp till en dedikerad molntjänst i realtid. Data från molnet kommer att komma åt och analyseras av energiavdelningen för att beräkna individuell energiförbrukning, generera individuella och kollektiva energikartor, generera energirapporter och för detaljerad energikontroll. En LCD-displaymodul kan integreras i systemet för att visa energimätningsvärden i realtid. Systemet fungerar oberoende om en bärbar strömkälla som torrcellsbatteri eller Li-Po-batteri är ansluten.

Steg 2: Arbetsflöde

Huvudfokus för detta projekt är att optimera och minska användningen av energiförbrukning. Detta minskar inte bara de totala energikostnaderna utan sparar också energi.

Strömmen från AC -nätet dras och passerar genom den aktuella sensorn som är integrerad i hushållskretsen. Växelströmmen som passerar genom lasten avkänns av strömgivarmodulen (ACS712) och utdata från sensorn matas till den analoga stiftet (A0) på Arduino UNO. När den analoga ingången har mottagits av Arduino är mätningen av effekt/energi inuti Arduino -skissen. Den beräknade effekten och energin visas sedan på LCD -displaymodulen. Vid AC -kretsanalys varierar både spänning och ström sinusformad med tiden.

Real Power (P): Detta är den effekt som enheten använder för att producera användbart arbete. Det uttrycks i kW.

Verklig effekt = Spänning (V) x Ström (I) x cosΦ

Reaktiv kraft (Q): Detta kallas ofta föreställd kraft som är ett mått på makt oscillerar mellan källa och belastning, som inte gör något användbart arbete. Det uttrycks i kVAr

Reaktiv effekt = Spänning (V) x Ström (I) x sinΦ

Skenbar effekt (S): Den definieras som produkten av Root-Mean-Square (RMS) spänningen och RMS-strömmen. Detta kan också definieras som resultatet av verklig och reaktiv effekt. Det uttrycks i kVA

Tydlig effekt = spänning (V) x ström (I)

Förhållandet mellan verklig, reaktiv och skenbar kraft:

Verklig effekt = skenbar effekt x cosΦ

Reaktiv effekt = skenbar effekt x sinΦ

Vi är bara bekymrade över den verkliga kraften för analysen.

Effektfaktor (pf): Förhållandet mellan den verkliga effekten och den skenbara effekten i en krets kallas effektfaktorn.

Effektfaktor = Verklig effekt/skenbar effekt

Således kan vi mäta alla former av effekt såväl som effektfaktor genom att mäta spänningen och strömmen i kretsen. I följande avsnitt diskuteras de steg som har tagits för att erhålla de mätningar som krävs för att beräkna energiförbrukningen.

Växelströmmen mäts konventionellt med hjälp av en strömtransformator. ACS712 valdes som den aktuella sensorn på grund av dess låga kostnad och mindre storlek. ACS712 strömgivare är en Hall Effect strömgivare som mäter strömmen exakt när den induceras. Magnetfältet runt AC -ledningen detekteras vilket ger motsvarande analog utspänning. Den analoga spänningsutgången bearbetas sedan av mikrokontrollern för att mäta strömflödet genom lasten.

Hall -effekt är produktionen av en spänningsskillnad (Hall -spänningen) över en elektrisk ledare, tvärs mot en elektrisk ström i ledaren och ett magnetfält vinkelrätt mot strömmen.

Steg 3: Testning

Källkoden uppdateras här.

Figuren visar serieutmatningen från energiberäkningen.

Steg 4: Prototyp

Steg 5: Referenser

instructables.com, electronicshub.org