Elektrisk forbrug og miljøovervågning via Sigfox: 8 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Beskrivelse

Dette projekt viser dig, hvordan du får et rums elektriske forbrug på en trefaset strømfordeling og derefter sender det til en server ved hjælp af Sigfox-netværk hvert 10. minut.

Hvordan måler man kraften?

Vi fik tre strømklemmer fra en gammel energimåler.

Vær forsigtig ! En elektriker er nødvendig til installation af klemmerne. Hvis du ikke ved, hvilken klemme du skal bruge til din installation, kan en elektriker rådgive dig.

Hvilke mikrokontroller bruges?

Vi brugte Snootlab Akeru -kortet, der er kompatibelt med Arduino.

Virker det på alle elmålere?

Ja, vi måler kun strømmen takket være klemmerne. Så du kan tælle forbruget af den linje, du ønsker.

Hvor lang tid tager det at lave det?

Når du har alle hardwarekravene, er kildekoden tilgængelig på Github. Så inden for en time eller to vil du kunne få det til at fungere.

Har jeg brug for nogen forudgående viden?

Du skal vide, hvad du laver elektrisk, og hvordan du bruger Arduino og Actoboard.

For Arduino og Actoboard kan du lære alt grundlaget fra Google. Meget let at bruge.

Hvem er vi?

Vores navne er Florian PARIS, Timothée FERRER-LOUBEAU og Maxence MONTFORT. Vi er studerende på Université Pierre et Marie Curie i Paris. Dette projekt føres til uddannelsesformål på en fransk ingeniørskole (Polytech'Paris-UPMC).

Trin 1: Sigfox og Actoboard

Hvad er Sigfox?

Sigfox bruger radioteknologien i Ultra Narrow Band (UNB). Signalets frekvens er omkring 10Hz-90Hz, derfor er signalet svært at opdage på grund af støj. Sigfox har imidlertid opfundet en protokol, der kan dechiffrere signalet i støjen. Denne teknologi har en stor rækkevidde (op til 40 km). Desuden er chipens forbrug 1000 gange færre end en GSM -chip. Sigfox -chippen har en god levetid (op til 10 år). Ikke desto mindre har sigfox -teknologien en transmissionsbegrænsning (150 meddelelser på 12 Bytes pr. Dag). Derfor er sigfox en forbindelse -løsning dedikeret til tingenes internet (IoT).

Hvad er Actoboard?

Actoboard er en onlinetjeneste, der giver brugeren mulighed for at oprette grafer (dashboards) for at vise levende data, den har mange tilpasningsmuligheder takket være widgetoprettelsen. Data sendes fra vores Arduino -chip takket være et integreret Sigfox -modul. Når du opretter en ny widget, skal du bare vælge den variabel, du er interesseret i, og derefter vælge den slags graphe, du vil bruge (bar graphe, point of cloud …) og til sidst observationsspændet. Vores kort sender data fra fangere (tryk, temperatur, oplysning) og fra de nuværende klemmer, vil information blive vist dagligt og ugentligt samt de penge, der bruges på elektricitet

Trin 2: Hardwarekrav

I denne vejledning bruger vi:

• En Snootlab-Akeru
• Et skjold Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (kun klemmerne)
• En fotocelle modstand
• En BMP 180
• En SEN11301P
• En RTC

Pas på: fordi vi kun har hardware til at måle strømmen, lavede vi nogle antagelser. Se næste trin: elektrisk undersøgelse.

-Raspberry PI 2: Vi brugte Raspberry for at vise Actoboard -data på en skærm ved siden af elmåleren (hindbæret tager mindre plads end en almindelig computer).

-Snootlab Akeru: Dette Arduino -kort, der integrerer et sigfox -modul, indeholder overvågningssoftwaren, der giver os mulighed for at analysere datas fra sensorer og sende det til Actoboard.

-Grove Shield: Det er et ekstra modul, der er tilsluttet Akeru -chippen, det indeholder 6 analoge porte og 3 I²C -porte, der bruges til at tilslutte vores sensorer

-LEM EMN 100-W4: Disse forstærkerklemmer er tilsluttet hver fase af elmåleren, vi bruger en parallel modstand til at få et billede af den forbrugte strøm med 1,5% nøjagtighed.

-BMP 180: Denne sensor måler temperaturen fra -40 til 80 ° C samt omgivende tryk fra 300 til 1100 hPa, den skal tilsluttes en I2C -slot.

-SEN11301P: Denne sensor giver os også mulighed for at måle temperaturen (vi vil bruge denne til den funktion, da den er mere præcis -> 0,5% i stedet for 1 ° C for BMP180) og fugtighed med 2% nøjagtighed.

-Fotoresistor: Vi bruger den komponent til at måle lysstyrke, det er en meget modstandsdygtig halvleder, som sænker dens modstand, når lysstyrken stiger. Vi valgte fem spændvidder af resistivitet at beskrive

Trin 3: Elektrisk undersøgelse

Inden vi går ind i programmeringen, er det tilrådeligt at kende de interessante data, der skal hentes tilbage, og hvordan de kan udnyttes. Til det realiserer vi en elektroteknisk undersøgelse af projektet.

Vi får strømmen tilbage i linjer takket være de tre strømklemmer (LEM EMN 100-W4). Strømmen passerer derefter i en modstand på 10 Ohm. Spændingen i modstandens grænser er billede af strømmen i den tilsvarende linje.

Pas på, inden for elektroteknik regnes strømmen på et velafbalanceret trefaset netværk af følgende forhold: P = 3*V*I*cos (Phi).

Her betragter vi ikke kun, at trefaset netværket er afbalanceret, men også at cos (Phi) = 1. En effektfaktor lig med 1 involverer belastninger rent modstand. Hvad er umuligt i praksis. Spændingsbillederne af linjestrømme samples direkte over 1 sekund på Snootlab-Akeru. Vi får værdien max for hver spænding tilbage. Derefter tilføjer vi dem for at opnå den samlede mængde strøm, der forbruges af installationen. Vi beregner derefter den effektive værdi med følgende formel: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

Vi beregner derefter den reelle værdi af strømmen, som vi finder ved at indstille tælle værdien af modstandene samt koefficienten for de nuværende klemmer: Irms = Vrms*res*(1/R) (res er opløsningen for ADC 4,88mv/bit)

Når installationens effektive mængde strøm er kendt, beregner vi effekten med formlen set højere. Vi trækker derefter den forbrugte energi fra det. Og vi konverterer resultatet kW.h: W = P*t

Vi beregner endelig prisen i kW.h ved at overveje, at 1kW.h = 0,15 €. Vi forsømmer omkostningerne ved abonnementer.

Trin 4: Tilslutning af hele systemet

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

Trin 5: Download koden og upload koden

Nu har du alt godt forbundet, du kan downloade koden her:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Koden er på fransk, for dem der har brug for nogle forklaringer, er du velkommen til at spørge i kommentarer.

Nu har du koden, du skal uploade den i Snootlab-Akeru. Du kan bruge Arduino IDE til at gøre det. Når koden er uploadet, kan du se, om LED'en reagerer på dine bevægelser.

Trin 6: Konfigurer Actoboard

Nu hvor dit system fungerer, kan du visualisere dataene på actoboard.com.

Tilslut dig med dit id og din adgangskode, der modtages fra Sigfox eller Snootlab-Akeru-kortet.

Når det er gjort, skal du oprette et nyt instrumentbræt. Derefter kan du tilføje de widgets, du ønsker, på instrumentbrættet.

Dataene ankommer på fransk, så her er ækvivalenterne:

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

Trin 7: Dataanalyse

Ja, dette er slutningen!

Du kan nu visualisere din statistik, som du vil. Nogle forklaringer er altid gode til at forstå, hvordan det udvikles:

• Energie_KWh: den nulstilles hver dag kl. 00:00
• Cout_Total: afhængig af Energie_KWh, forudsat at 1KW.h er lig med 0,15 €
• Temperatur: i ° Celsius
• Humidit: i %HR
• Tilstedeværelse: hvis nogen var her mellem to send via Sigfox
• Lumiere: lysintensiteten i rummet; 0 = sort værelse, 1 = mørkt værelse, 2 = værelse oplyst, 3 = lyst værelse, 4 = meget lyst værelse

Nyd dit dahsboard!

Trin 8: Bring din viden

Nu er vores system færdigt, vi skal lave andre projekter.

Men hvis du gerne vil opgradere eller forbedre systemet, er du velkommen til at udveksle i kommentarerne!

Vi håber, at det giver dig nogle ideer. Glem ikke at dele dem.

Vi ønsker dig alt det bedste i dit DIY -projekt.

Timothée, Florian og Maxence