Elektrisk forbruk og miljøovervåking via Sigfox: 8 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Beskrivelse

Dette prosjektet viser deg hvordan du får det elektriske forbruket til et rom på en trefaset strømfordeling og deretter sender det til en server ved hjelp av Sigfox-nettverk hvert 10. minutt.

Hvordan måle kraften?

Vi fikk tre strømklemmer fra en gammel energimåler.

Vær forsiktig ! En elektriker er nødvendig for montering av klemmene. Hvis du ikke vet hvilken klemme du trenger for installasjonen, kan en elektriker gi deg råd.

Hvilke mikrokontrollere vil bli brukt?

Vi brukte Snootlab Akeru -kortet som er kompatibelt med Arduino.

Fungerer det på alle elektriske målere?

Ja, vi måler bare strømmen takket være klemmene. Så du kan telle forbruket til linjen du vil ha.

Hvor lang tid tar det å lage det?

Når du har alle maskinvarekravene, er kildekoden tilgjengelig på Github. Så innen en time eller to vil du kunne få det til å fungere.

Trenger jeg noen forkunnskaper?

Du må vite hva du gjør elektrisk og hvordan du bruker Arduino og Actoboard.

For Arduino og Actoboard kan du lære alt grunnlaget fra Google. Veldig enkel å bruke.

Hvem er vi?

Vi heter Florian PARIS, Timothée FERRER-LOUBEAU og Maxence MONTFORT. Vi er studenter ved Université Pierre et Marie Curie i Paris. Dette prosjektet er ledet til utdanningsformål på en fransk ingeniørskole (Polytech'Paris-UPMC).

Trinn 1: Sigfox og Actoboard

Hva er Sigfox?

Sigfox bruker radioteknologien i Ultra Narrow Band (UNB). Frekvensen til signalet er rundt 10Hz-90Hz, derfor er signalet vanskelig å oppdage på grunn av støyen. Imidlertid har Sigfox oppfunnet en protokoll som kan dechiffrere signalet i støyen. Denne teknologien har en stor rekkevidde (opptil 40 km), dessuten er forbruket av brikken 1000 ganger færre enn en GSM -brikke. Sigfox -brikken har en god levetid (opptil 10 år). Likevel har sigfox -teknologien en overføringsbegrensning (150 meldinger på 12 Bytes per dag). Derfor er sigfox en tilkoblingsløsning dedikert til tingenes internett (IoT).

Hva er Actoboard?

Actoboard er en online tjeneste som lar brukeren lage grafer (dashbord) for å vise live data, den har mange tilpasningsmuligheter takket være widgetopprettelsen. Data sendes fra vår Arduino -brikke takket være en integrert Sigfox -modul. Når du oppretter en ny widget, må du bare velge variabelen du er interessert i og deretter velge hvilken type graphe du vil bruke (bar graphe, poengsky …) og til slutt observasjonsområdet. Kortet vårt sender data fra fangere (trykk, temperatur, opplysning) og fra gjeldende klemmer, vil informasjon bli vist daglig og ukentlig, samt pengene brukt på strøm

Trinn 2: Krav til maskinvare

I denne opplæringen bruker vi:

• En Snootlab-Akeru
• Et skjold Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (bare klemmene)
• En fotocelle motstand
• En BMP 180
• En SEN11301P
• En RTC

Vær forsiktig: fordi vi bare har maskinvaren til å måle strømmen, gjorde vi noen antagelser. Se neste trinn: elektrisk studie.

-Raspberry PI 2: Vi brukte bringebæret for å vise Actoboard -data på en skjerm ved siden av den elektriske måleren (bringebæret tar mindre plass enn en vanlig datamaskin).

-Snootlab Akeru: Dette Arduino -kortet som har et heltall i en sigfox -modul, inneholder overvåkingsprogramvaren som lar oss analysere data fra sensorer og sende det til Actoboard.

-Grove Shield: Det er en tilleggsmodul som er plugget på Akeru -brikken, den har 6 analoge porter og 3 I²C -porter som brukes til å koble sensorene våre

-LEM EMN 100-W4: Disse forsterkerklemmene er koblet til hver fase av den elektriske måleren, vi bruker en parallellmotstand for å få et bilde av den forbrukte strømmen med 1,5% nøyaktighet.

-BMP 180: Denne sensoren måler temperaturen fra -40 til 80 ° C, samt omgivelsestrykk fra 300 til 1100 hPa, den må kobles til et I2C -spor.

-SEN11301P: Denne sensoren lar oss også måle temperaturen (vi bruker denne til den funksjonen da den er mer nøyaktig -> 0,5% i stedet for 1 ° C for BMP180) og fuktighet med 2% nøyaktighet.

-Fotoresistor: Vi bruker den komponenten til å måle lysstyrke, det er en meget motstandsdyktig halvleder som senker motstanden når lysstyrken stiger. Vi valgte fem spenn av resistivitet å beskrive

Trinn 3: Elektrisk studie

Før du går inn i programmeringen, er det tilrådelig å vite de interessante dataene som skal hentes tilbake og hvordan du kan utnytte dem. For det realiserer vi en elektroteknisk studie av prosjektet.

Vi får tilbake strømmen i linjer takket være de tre strømklemmene (LEM EMN 100-W4). Strømmen passerer da i en motstand på 10 Ohm. Spenningen i motstandens grenser er et bilde av strømmen i den tilsvarende linjen.

Pass på, innen elektroteknikk regnes strømmen på et velbalansert trefaset nettverk av følgende forhold: P = 3*V*I*cos (Phi).

Her vurderer vi ikke bare at trefasetettet er balansert, men også at cos (Phi) = 1. En effektfaktor lik 1 innebærer belastninger rent motstand. Hva er umulig i praksis. Spenningsbildene av linjestrømmene samples direkte over 1 sekund på Snootlab-Akeru. Vi får tilbake verdien maks for hver spenning. Deretter legger vi til dem for å oppnå den totale strømmen som forbrukes av installasjonen. Vi beregner deretter den effektive verdien med følgende formel: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Vi beregner da den virkelige verdien av strømmen, som vi finner ved å sette telle verdien av motstandene, så vel som koeffisienten for strømklemmene: Irms = Vrms*res*(1/R) (res er oppløsningen til ADC 4,88mv/bit)

Når den effektive mengden strøm for installasjonen er kjent, beregner vi effekten med formelen sett høyere. Vi trekker da den forbrukte energien fra den. Og vi konverterer resultatet kW.h: W = P*t

Vi beregner til slutt prisen i kWh ved å vurdere at 1kW.h = 0,15 €. Vi forsømmer kostnadene ved abonnement.

Trinn 4: Koble til hele systemet

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

Trinn 5: Last ned koden og last opp koden

Nå som du har alt godt tilkoblet, kan du laste ned koden her:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Koden er på fransk, for de som trenger noen forklaringer, spør gjerne i kommentarer.

Nå har du koden, du må laste den opp i Snootlab-Akeru. Du kan bruke Arduino IDE til å gjøre det. Når koden er lastet opp, kan du se om lysdioden reagerer på bevegelsene dine.

Trinn 6: Sett opp Actoboard

Nå som systemet ditt fungerer, kan du visualisere dataene på actoboard.com.

Koble deg til ID-en og passordet du mottar fra Sigfox eller Snootlab-Akeru-kortet.

Når det er gjort, må du lage et nytt dashbord. Etter det kan du legge til widgets du vil ha på dashbordet.

Dataene kommer på fransk, så her er ekvivalenter:

• Energie_KWh = Energi (i KW.h)
• Cout_Total = Totalpris (forutsatt 1KW.h = 0,15 €)
• Humidite = Fuktighet
• Lumiere = Lys

Trinn 7: Dataanalyse

Ja, dette er slutten!

Du kan nå visualisere statistikken din slik du vil. Noen forklaringer er alltid gode for å forstå hvordan det utvikles:

• Energie_KWh: den blir tilbakestilt hver dag kl. 00.00
• Cout_Total: avhengig av Energie_KWh, forutsatt at 1KW.h er lik 0,15 €
• Temperatur: i ° Celsius
• Humiditt: i %HR
• Tilstedeværelse: hvis noen var her mellom to send via Sigfox
• Lumiere: lysintensiteten i rommet; 0 = svart rom, 1 = mørkt rom, 2 = rom opplyst, 3 = lyst rom, 4 = veldig lyst rom

Nyt dahsboardet ditt!

Trinn 8: Ta med deg kunnskapen

Nå som systemet vårt er ferdig, skal vi gjøre andre prosjekter.

Men hvis du vil oppgradere eller forbedre systemet, kan du gjerne bytte i kommentarene!

Vi håper det gir deg noen ideer. Ikke glem å dele dem.

Vi ønsker deg alt godt i ditt DIY -prosjekt.

Timothée, Florian og Maxence