Pametni sustav za nadzor energije: 5 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

U Kerali (Indija), potrošnja energije se prati i izračunava čestim obilascima tehničara iz odjeljenja za električnu energiju/energiju radi izračunavanja cijene energije, što je dugotrajan zadatak jer će na tom području biti na tisuće kuća. Ne postoji odredba za provjeru ili analizu pojedinačne potrošnje energije kuća u određenom vremenskom razdoblju niti za izradu izvješća o protoku energije u određenom području. Ovo nije samo slučaj u Kerali, već u mnogim mjestima u svijetu. Predlažem pametan sustav praćenja energije uz pomoć Arduina kako bi se olakšao pregled, nadzor, analiza i izračun cijene energije. Sustav stalnim učitavanjem podataka o potrošnji energije (koristeći jedinstveni korisnički ID) u bazu podataka u oblaku uz pomoć oblačne povezanosti uređaja. Dodatno će omogućiti generiranje grafikona i izvješća specifičnih za korisnika ili područja za analizu potrošnje energije i protoka energije pojedine kuće ili regije.

Pribor

1. Arduino Uno
2. LCD zaslon
3. Senzor struje (ACS712)

Korak 1: Uvod

U Kerali (Indija), potrošnja energije se prati i izračunava čestim obilascima tehničara iz odjeljenja za električnu energiju/energiju radi izračunavanja cijene energije, što je dugotrajan zadatak jer će na tom području biti na tisuće kuća. Ne postoji odredba za provjeru ili analizu pojedinačne potrošnje energije kuća u određenom vremenskom razdoblju niti za izradu izvješća o protoku energije u određenom području. Ovo nije samo slučaj u Kerali, već u mnogim mjestima u svijetu.

Ovaj projekt uključuje razvoj pametnog sustava za nadzor energije koji će olakšati inspekciju, nadzor, analizu i izračun cijene energije. Sustav će dodatno omogućiti generiranje grafikona i izvješća specifičnih za korisnika ili područja za analizu potrošnje energije i protoka energije. Sistemski modul koji će dobiti jedinstveni korisnički kod za identifikaciju određene stambene jedinice u kojoj se mora mjeriti potrošnja energije. Potrošnja energije nadzirat će se pomoću senzora struje spojenog na Arduino ploču pomoću analogne veze. Podaci o potrošnji energije i jedinstveni korisnički kod korisnika prenijet će se u namjensku uslugu u oblaku u stvarnom vremenu. Podatcima iz oblaka pristupit će i analizirati odjel za energiju radi izračuna individualne potrošnje energije, generiranja individualnih i kolektivnih energetskih tablica, generiranja energetskih izvješća i radi detaljnog energetskog pregleda. Modul LCD zaslona može se integrirati u sustav za prikaz mjernih vrijednosti energije u stvarnom vremenu. Sustav će raditi neovisno ako je priključen prijenosni izvor napajanja, poput baterije sa suhom ćelijom ili Li-Po baterije.

Korak 2: Tijek rada

Glavni fokus ovog projekta je optimizirati i smanjiti potrošnju energije od strane korisnika. To ne samo da smanjuje ukupne troškove energije, već će i uštedjeti energiju.

Napajanje iz mreže izmjenične struje crpi se i prolazi kroz osjetnik struje koji je integriran u krug kućanstva. Naizmjeničnu struju koja prolazi kroz opterećenje detektira modul osjetnika struje (ACS712), a izlazni podaci sa senzora dovode se na analogni pin (A0) Arduino UNO. Kada Arduino primi analogni ulaz, mjerenje snage/energije nalazi se unutar Arduino skice. Izračunata snaga i energija tada se prikazuju na modulu LCD zaslona. U analizi kruga izmjeničnog napona i napon i struja s vremenom variraju sinusno.

Realna snaga (P): Ovo je snaga koju uređaj koristi za koristan rad. Izražava se u kW.

Realna snaga = Napon (V) x Struja (I) x cosΦ

Reaktivna snaga (Q): To se često naziva zamišljena snaga koja je mjera snage koja oscilira između izvora i opterećenja, koja ne čini nikakav koristan posao. Izražava se u kVAr

Javna snaga = Napon (V) x Struja (I) x sinΦ

Prividna snaga (S): Definira se kao umnožak korijena srednje vrijednosti (RMS) napona i RMS struje. To se također može definirati kao rezultanta stvarne i reaktivne snage. Izražava se u kVA

Prividna snaga = Napon (V) x Struja (I)

Odnos između stvarne, reaktivne i prividne snage:

Realna snaga = Prividna snaga x cosΦ

Reaktivna snaga = Prividna snaga x sinΦ

Brine nas samo stvarna moć analize.

Faktor snage (pf): Omjer stvarne snage i prividne snage u krugu naziva se faktor snage.

Faktor snage = Realna snaga/Prividna snaga

Tako možemo mjeriti sve oblike snage kao i faktor snage mjerenjem napona i struje u krugu. U sljedećem odjeljku razmatraju se koraci poduzeti za dobivanje mjerenja koja su potrebna za izračun potrošnje energije.

Naizmjenična struja se konvencionalno mjeri pomoću transformatora struje. ACS712 je izabran kao trenutni senzor zbog niske cijene i manje veličine. Senzor struje ACS712 je Hall Effect osjetnik struje koji točno mjeri struju kada se inducira. Otkriveno je magnetsko polje oko izmjenične žice koje daje ekvivalentni analogni izlazni napon. Mikrokontroler zatim obrađuje analogni naponski izlaz za mjerenje protoka struje kroz opterećenje.

Hall efekt je stvaranje razlike napona (Hallov napon) na električnom vodiču, poprečno na električnu struju u vodiču i magnetsko polje okomito na struju.

Korak 3: Testiranje

Izvorni kod ažuriran je ovdje.

Slika prikazuje serijski izlaz iz proračuna energije.

Korak 4: Prototip

5. korak: Reference

instructables.com, electronicshub.org