Consum elèctric i control ambiental mitjançant Sigfox: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Descripció

Aquest projecte us mostrarà com obtenir el consum elèctric d’una habitació en una distribució d’energia trifàsica i després enviar-lo a un servidor mitjançant la xarxa Sigfox cada 10 minuts.

Com mesurar la potència?

Tenim tres pinces actuals d’un vell comptador d’energia.

Ves amb compte ! Es necessita un electricista per a la instal·lació de les pinces. A més, si no sabeu quina pinça necessiteu per a la vostra instal·lació, un electricista us pot assessorar.

Quins microcontroladors s’utilitzaran?

Hem utilitzat la targeta Snootlab Akeru que és compatible amb Arduino.

Funciona en tots els comptadors elèctrics?

Sí, només mesurem el corrent gràcies a les pinces. Així, podeu comptar el consum de la línia que vulgueu.

Quant triga a fer-lo?

Un cop tingueu tots els requisits de maquinari, el codi font estarà disponible a Github. Per tant, en una o dues hores, podreu fer que funcioni.

Necessito coneixements previs?

Heu de saber què feu elèctricament i com fer servir Arduino i Actoboard.

Per a Arduino i Actoboard, podeu aprendre totes les bases de Google. Molt fàcil d'utilitzar.

Qui sóm?

Els nostres noms són Florian PARIS, Timothée FERRER - LOUBEAU i Maxence MONTFORT. Som estudiants de la Université Pierre et Marie Curie de París. Aquest projecte té com a objectiu educatiu una escola d'enginyeria francesa (Polytech'Paris-UPMC).

Pas 1: Sigfox i Actoboard

Què és Sigfox?

Sigfox utilitza la tecnologia de ràdio a la banda ultra estreta (UNB). La freqüència del senyal és al voltant dels 10Hz-90Hz, per tant el senyal és difícil de detectar a causa del soroll. No obstant això, Sigfox ha inventat un protocol que pot desxifrar el senyal del soroll. Aquesta tecnologia té un gran abast (fins a 40 km), a més, el consum del xip és 1000 vegades menor que un xip GSM. El xip sigfox té una vida útil fantàstica (fins a 10 anys). No obstant això, la tecnologia sigfox té una limitació de transmissió (150 missatges de 12 bytes al dia). Per això, el sigfox és una solució connectiva dedicada a l’Internet de les coses (IoT).

Què és Actoboard?

Actoboard és un servei en línia que permet a l'usuari crear gràfics (taulers) per mostrar dades en viu, té moltes possibilitats de personalització gràcies a la creació de widgets. Les dades s’envien des del nostre xip Arduino gràcies a un mòdul Sigfox integrat. Quan creeu un nou giny, només heu de seleccionar la variable que us interessi i, a continuació, escolliu el tipus de graphe que voleu utilitzar (barra de graphe, núvol de punts …) i, finalment, el període d'observació. La nostra targeta enviarà dades dels captors (pressió, temperatura, il·luminació) i de les pinces actuals, es mostrarà informació diària i setmanal, així com els diners gastats en electricitat

Pas 2: Requisits de maquinari

En aquest tutorial, utilitzarem:

• Un Snootlab-Akeru
• Un escut Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (només les pinces)
• Una resistència fotocèl·lula
• Un BMP 180
• A SEN11301P
• Un RTC

Compte: perquè només tenim el maquinari per mesurar el corrent, hem fet algunes suposicions. Vegeu el següent pas: estudi elèctric.

-Raspberry PI 2: hem utilitzat el Raspberry per mostrar les dades d’Actoboard en una pantalla al costat del comptador elèctric (el gerd ocupa menys espai que un ordinador habitual).

-Snootlab Akeru: aquesta targeta Arduino que integra un mòdul sigfox conté el programari de monitorització que ens permet analitzar les dades dels sensors i enviar-les a Actoboard.

-Grove Shield: és un mòdul addicional connectat al xip Akeru, que conté 6 ports analògics i 3 ports I²C que s’utilitzen per connectar els nostres sensors

-LEM EMN 100-W4: aquestes pinces d'amplificador estan connectades a cada fase del comptador elèctric, utilitzem una resistència paral·lela per obtenir una imatge del corrent consumat amb un 1,5% de precisió.

-BMP 180: aquest sensor mesura la temperatura de -40 a 80 ° C, així com la pressió ambiant de 300 a 1100 hPa, s’ha de connectar a una ranura I2C.

-SEN11301P: aquest sensor també ens permet mesurar la temperatura (l’utilitzarem per a aquesta funció ja que és més precisa -> 0,5% en lloc d’1 ° C per al BMP180) i la humitat amb un 2% de precisió.

-Fotoresistor: fem servir aquest component per mesurar la brillantor, és un semiconductor altament resistiu que redueix la seva resistència quan augmenta la brillantor. Vam triar cinc períodes de resistivitat per descriure

Pas 3: estudi elèctric

Abans d’entrar a la programació, és recomanable conèixer les dades interessants que es recuperaran i com explotar-les. Per a això, realitzem un estudi electrotècnic del projecte.

Recuperem el corrent en línies gràcies a les tres pinces de corrent (LEM EMN 100-W4). El corrent passa llavors amb una resistència de 10 ohms. La tensió als límits de la resistència és imatge del corrent en la línia corresponent.

Compte, en electrotècnica la potència d’una xarxa trifàsica ben equilibrada es calcula per la relació següent: P = 3 * V * I * cos (Phi).

Aquí, considerem no només que la xarxa trifàsica és equilibrada, sinó també que cos (Phi) = 1. Un factor de potència igual a 1 implica càrregues purament resistives. Allò que és impossible a la pràctica. Les imatges de tensions dels corrents de línies es mostren directament durant 1 segon al Snootlab-Akeru. Recuperem el valor màxim de cada tensió. A continuació, els afegim per obtenir la quantitat total de corrent consumida per la instal·lació. A continuació, calculem el valor efectiu mitjançant la següent fórmula: Vrms = SUM (Vmax) / SQRT (2)

Calculem llavors el valor real del corrent, que trobem establint el recompte del valor de les resistències, així com el coeficient de les pinces de corrent: Irms = Vrms * res * (1 / R) (res és la resolució de la ADC 4,88 mv / bit)

Un cop coneguda la quantitat efectiva de corrent de la instal·lació, calculem la potència segons la fórmula més alta. A continuació, en deduïm l'energia consumida. I convertim el resultat kW.h: W = P * t

Calculem finalment el preu en kW.h considerant que 1kW.h = 0,15 €. Descuidem els costos de les subscripcions.

Pas 4: connectar tot el sistema

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• FOTOCÈL·LULA A3
• DETECTEUR 7
• LED 8
• DHTPIN 2
• DHTTIP DHT21 // DHT 21
• BAROMETRE 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085TYPE Adafruit_BMP085

Pas 5: baixeu el codi i pengeu el codi

Ara ja esteu ben connectats, podeu descarregar el codi aquí:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

El codi està en francès, per a aquells que necessitin algunes explicacions, no dubteu a demanar-los comentaris.

Ara teniu el codi, heu de penjar-lo al Snootlab-Akeru. Podeu fer servir l’IDE Arduino per fer-ho. Un cop penjat el codi, podeu veure si el led respon als vostres moviments.

Pas 6: configureu Actoboard

Ara el vostre sistema funciona, podeu visualitzar les dades a actoboard.com.

Connecteu-vos amb la vostra identificació i contrasenya rebudes de Sigfox o la targeta Snootlab-Akeru.

Un cop fet, heu de crear un nou tauler. Després podeu afegir els ginys que vulgueu al tauler.

Les dades arriben en francès, així que aquí teniu els equivalents:

• Energie_KWh = Energia (en KW.h)
• Cout_Total = Preu total (suposant 1KW.h = 0,15 €)
• Humidite = Humitat
• Lumiere = Llum

Pas 7: anàlisi de dades

Sí, aquest és el final!

Ara podeu visualitzar les estadístiques de la manera que vulgueu. Algunes explicacions sempre són bones per entendre com es desenvolupen:

• Energie_KWh: es restablirà cada dia a les 00:00
• Cout_Total: segons Energie_KWh, suposant 1KW.h igual a 0,15 €
• Temperatura: en ° Celsius
• Humidita: en% HR
• Presència: si algú era aquí entre dos, envieu-ho a través de Sigfox
• Lumiere: la intensitat de la llum a l'habitació; 0 = habitació negra, 1 = habitació fosca, 2 = habitació il·luminada, 3 = habitació clara, 4 = habitació molt clara

Gaudeix del taulell de control!

Pas 8: aporteu el vostre coneixement

Ara el nostre sistema està acabat, farem altres projectes.

Tanmateix, si voleu actualitzar o millorar el sistema, no dubteu a canviar els comentaris.

Esperem que us doni algunes idees. No us oblideu de compartir-los.

Us desitgem el millor del vostre projecte de bricolatge.

Timothée, Florian i Maxence