Smart Energy Monitoring System: 5 trinn

2025 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2025-01-23 15:02

I Kerala (India) overvåkes og beregnes energiforbruket ved hyppige feltbesøk av teknikere fra elektrisitets-/energiavdelingen for beregning av energipris som er en tidkrevende oppgave ettersom det vil være tusenvis av hus i området. Det er ingen bestemmelse om å kontrollere eller analysere det individuelle energiforbruket til hus i en periode eller lage en rapport om energiflyt i et bestemt område. Dette er ikke bare tilfellet med Kerala, men mange steder i verden. Jeg foreslår et smart energiovervåkingssystem ved hjelp av Arduino for å lette inspeksjon, overvåking, analyse og beregning av energipris. Systemet ved konstant å laste opp energiforbruksdata (ved hjelp av en unik bruker -ID) til en skydatabase ved hjelp av nettilkobling til enheten. Det vil i tillegg tillate å generere brukerspesifikke eller områdespesifikke diagrammer og rapporter for å analysere energiforbruket og energiflyten til et enkelt hus eller en region.

Rekvisita

1. Arduino Uno
2. LCD-skjerm
3. Strømssensor (ACS712)

Trinn 1: Introduksjon

I Kerala (India) overvåkes og beregnes energiforbruket ved hyppige feltbesøk av teknikere fra elektrisitets-/energiavdelingen for beregning av energipris som er en tidkrevende oppgave ettersom det vil være tusenvis av hus i området. Det er ingen bestemmelse om å kontrollere eller analysere det individuelle energiforbruket til hus i en periode eller lage en rapport om energiflyt i et bestemt område. Dette er ikke bare tilfellet med Kerala, men mange steder i verden.

Dette prosjektet innebærer utvikling av et smart energiovervåkingssystem som vil lette inspeksjon, overvåking, analyse og takstberegning av energi. Systemet vil i tillegg tillate å generere brukerspesifikke eller områdespesifikke diagrammer og rapporter for å analysere energiforbruk og energiflyt. Systemmodulen som vil få en unik brukerkode for å identifisere den spesifikke boenheten der energiforbruket må måles. Strømforbruket vil bli overvåket ved hjelp av en nåværende sensor som er koblet til et Arduino -kort ved hjelp av en analog tilkobling. Energiforbruksdata og brukerens unike brukerkode vil bli lastet opp til en dedikert skytjeneste i sanntid. Dataene fra skyen vil bli tilgjengelig og analysert av energiavdelingen for å beregne individuelt energiforbruk, generere individuelle og kollektive energikart, generere energirapporter og for detaljert energikontroll. En LCD-displaymodul kan integreres i systemet for å vise sanntids energimåleverdier. Systemet fungerer uavhengig hvis en bærbar strømkilde, for eksempel et tørrcellebatteri eller Li-Po-batteri, er tilkoblet.

Trinn 2: Arbeidsflyt

Hovedfokuset for dette prosjektet er å optimalisere og redusere energiforbruket til brukeren. Dette reduserer ikke bare de totale energikostnadene, men sparer også energi.

Strøm fra vekselstrømnettet trekkes og ledes gjennom strømføleren som er integrert i husholdningskretsen. Vekselstrømmen som passerer gjennom lasten registreres av den aktuelle sensormodulen (ACS712) og utgangsdataene fra sensoren mates til den analoge pinnen (A0) på Arduino UNO. Når den analoge inngangen er mottatt av Arduino, er målingen av kraft/energi inne i Arduino -skissen. Den beregnede effekten og energien vises deretter på LCD -skjermmodulen. I vekselstrømskretsanalyse varierer både spenning og strøm sinusformet med tiden.

Real Power (P): Dette er kraften som brukes av enheten til å produsere nyttig arbeid. Det er uttrykt i kW.

Real Power = Spenning (V) x Strøm (I) x cosΦ

Reaktiv kraft (Q): Dette kalles ofte imaginær kraft som er et mål på kraften som svinger mellom kilde og belastning, som ikke gjør noe nyttig. Det er uttrykt i kVAr

Reaktiv effekt = Spenning (V) x Strøm (I) x sinΦ

Tilsynelatende effekt (S): Det er definert som produktet av Root-Mean-Square (RMS) spenning og RMS-strøm. Dette kan også defineres som resultatet av reell og reaktiv effekt. Det uttrykkes i kVA

Tilsynelatende effekt = Spenning (V) x Strøm (I)

Forholdet mellom ekte, reaktiv og tilsynelatende makt:

Real Power = Tilsynelatende Power x cosΦ

Reaktiv kraft = Tilsynelatende kraft x sinΦ

Vi er bare bekymret for den virkelige kraften for analysen.

Power Factor (pf): Forholdet mellom den virkelige effekten og den tilsynelatende effekten i en krets kalles effektfaktoren.

Power Factor = Real Power/tilsynelatende kraft

Dermed kan vi måle alle former for kraft så vel som effektfaktor ved å måle spenningen og strømmen i kretsen. Den følgende delen diskuterer trinnene for å få målingene som er nødvendige for å beregne energiforbruk.

Vekselstrømmen blir konvensjonelt målt ved bruk av en strømtransformator. ACS712 ble valgt som nåværende sensor på grunn av den lave kostnaden og den mindre størrelsen. ACS712 nåværende sensor er en Hall Effect strøm sensor som nøyaktig måler strøm når den induseres. Magnetfeltet rundt vekselstrømledningen oppdages som gir den tilsvarende analoge utgangsspenningen. Den analoge spenningsutgangen blir deretter behandlet av mikrokontrolleren for å måle strømmen gjennom lasten.

Hall Effect er produksjonen av en spenningsforskjell (Hall -spenningen) over en elektrisk leder, på tvers av en elektrisk strøm i lederen og et magnetfelt vinkelrett på strømmen.

Trinn 3: Testing

Kildekoden oppdateres her.

Figuren viser serieutgangen fra energiberegningen.

Trinn 4: Prototype

Trinn 5: Referanser

instructables.com, electronicshub.org