Intelligentes Energieüberwachungssystem - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

In Kerala (Indien) wird der Energieverbrauch durch häufige Vor-Ort-Besuche von Technikern der Elektrizitäts-/Energieabteilung zur Berechnung des Energietarifs überwacht und berechnet, was eine zeitaufwändige Aufgabe ist, da es in der Umgebung Tausende von Häusern geben wird. Es ist nicht vorgesehen, den individuellen Energieverbrauch von Häusern in einem bestimmten Zeitraum zu überprüfen oder zu analysieren oder einen Bericht über den Energiefluss in einem bestimmten Bereich zu erstellen. Dies ist nicht nur in Kerala der Fall, sondern an vielen Orten der Welt. Ich schlage ein intelligentes Energieüberwachungssystem mit Hilfe von Arduino vor, um die Inspektion, Überwachung, Analyse und Berechnung des Energietarifs zu erleichtern. Das System durch ständiges Hochladen von Energieverbrauchsdaten (unter Verwendung einer eindeutigen Benutzer-ID) mit Hilfe der Cloud-Konnektivität des Geräts in eine Cloud-Datenbank. Darüber hinaus können benutzerspezifische oder bereichsspezifische Diagramme und Berichte erstellt werden, um den Energieverbrauch und den Energiefluss eines einzelnen Hauses oder einer Region zu analysieren.

Lieferungen

1. Arduino Uno
2. LCD Bildschirm
3. Stromsensor (ACS712)

Schritt 1: Einführung

In Kerala (Indien) wird der Energieverbrauch durch häufige Vor-Ort-Besuche von Technikern der Elektrizitäts-/Energieabteilung zur Berechnung des Energietarifs überwacht und berechnet, was eine zeitaufwändige Aufgabe ist, da es in der Umgebung Tausende von Häusern geben wird. Es ist nicht vorgesehen, den individuellen Energieverbrauch von Häusern in einem bestimmten Zeitraum zu überprüfen oder zu analysieren oder einen Bericht über den Energiefluss in einem bestimmten Bereich zu erstellen. Dies ist nicht nur in Kerala der Fall, sondern an vielen Orten der Welt.

Dieses Projekt beinhaltet die Entwicklung eines intelligenten Energieüberwachungssystems, das die Inspektion, Überwachung, Analyse und Tarifberechnung von Energie erleichtert. Das System ermöglicht außerdem die Erstellung von benutzerspezifischen oder bereichsspezifischen Diagrammen und Berichten zur Analyse des Energieverbrauchs und des Energieflusses. Das Systemmodul, das einen eindeutigen Benutzercode erhält, um die jeweilige Wohneinheit zu identifizieren, in der der Energieverbrauch gemessen werden muss. Der Stromverbrauch wird mit Hilfe eines Stromsensors überwacht, der über eine analoge Verbindung mit einem Arduino-Board verbunden ist. Die Energieverbrauchsdaten und der eindeutige Benutzercode des Benutzers werden in Echtzeit in einen dedizierten Cloud-Dienst hochgeladen. Die Daten aus der Cloud werden von der Energieabteilung abgerufen und analysiert, um den individuellen Energieverbrauch zu berechnen, individuelle und kollektive Energiediagramme zu erstellen, Energieberichte zu erstellen und eine detaillierte Energieinspektion durchzuführen. Zur Anzeige von Energiemesswerten in Echtzeit kann ein LCD-Anzeigemodul in das System integriert werden. Das System funktioniert unabhängig, wenn eine tragbare Stromquelle wie eine Trockenbatterie oder ein Li-Po-Akku angeschlossen ist.

Schritt 2: Arbeitsablauf

Das Hauptaugenmerk dieses Projekts liegt auf der Optimierung und Reduzierung des Energieverbrauchs durch den Benutzer. Dadurch werden nicht nur die Gesamtenergiekosten gesenkt, sondern auch Energie gespart.

Der Strom aus dem Wechselstromnetz wird entnommen und durch den Stromsensor geleitet, der in den Haushaltsstromkreis integriert ist. Der durch die Last fließende Wechselstrom wird vom Stromsensormodul (ACS712) erfasst und die Ausgangsdaten des Sensors werden dem analogen Pin (A0) des Arduino UNO zugeführt. Sobald der analoge Eingang von Arduino empfangen wurde, befindet sich die Messung von Leistung / Energie in der Arduino-Skizze. Die berechnete Leistung und Energie wird dann auf dem LCD-Anzeigemodul angezeigt. Bei der Wechselstromkreisanalyse ändern sich sowohl Spannung als auch Strom mit der Zeit sinusförmig.

Wirkleistung (P): Dies ist die Leistung, die das Gerät verbraucht, um nützliche Arbeit zu leisten. Sie wird in kW angegeben.

Wirkleistung = Spannung (V) x Strom (I) x cosΦ

Blindleistung (Q): Dies wird oft als imaginäre Leistung bezeichnet, die ein Maß für die Leistung ist, die zwischen Quelle und Last oszilliert, die keine nützliche Arbeit leistet. Es wird in kVAr. ausgedrückt

Blindleistung = Spannung (V) x Strom (I) x sinΦ

Scheinleistung (S): Sie ist definiert als das Produkt aus Effektivwert (RMS) Spannung und Effektivstrom. Diese kann auch als Resultierende aus Wirk- und Blindleistung definiert werden. Es wird in kVA. ausgedrückt

Scheinleistung = Spannung (V) x Strom (I)

Das Verhältnis zwischen Wirk-, Blind- und Scheinleistung:

Wirkleistung = Scheinleistung x cosΦ

Blindleistung = Scheinleistung x sinΦ

Uns geht es nur um die Wirkmacht für die Analyse.

Leistungsfaktor (pf): Das Verhältnis der Wirkleistung zur Scheinleistung in einem Stromkreis wird als Leistungsfaktor bezeichnet.

Leistungsfaktor = Wirkleistung/Scheinleistung

Somit können wir alle Formen von Leistung sowie Leistungsfaktor messen, indem wir die Spannung und den Strom in der Schaltung messen. Im folgenden Abschnitt werden die Schritte erläutert, die durchgeführt werden, um die Messungen zu erhalten, die zur Berechnung des Energieverbrauchs erforderlich sind.

Der Wechselstrom wird herkömmlicherweise unter Verwendung eines Stromwandlers gemessen. ACS712 wurde aufgrund seiner geringen Kosten und geringeren Größe als Stromsensor gewählt. Der Stromsensor ACS712 ist ein Hall-Effekt-Stromsensor, der den Strom bei Induktion genau misst. Das Magnetfeld um das AC-Kabel wird erkannt, was die äquivalente analoge Ausgangsspannung ergibt. Der analoge Spannungsausgang wird dann vom Mikrocontroller verarbeitet, um den Stromfluss durch die Last zu messen.

Hall-Effekt ist die Erzeugung einer Spannungsdifferenz (der Hall-Spannung) über einem elektrischen Leiter quer zu einem elektrischen Strom im Leiter und einem Magnetfeld senkrecht zum Strom.

Schritt 3: Testen

Der Quellcode wird hier aktualisiert.

Die Abbildung zeigt die serielle Ausgabe der Energieberechnung.

Schritt 4: Prototyp

Schritt 5: Referenzen

instructables.com, electronicshub.org