سیستم نظارت بر انرژی هوشمند: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

در کرالا (هند) ، مصرف انرژی توسط بازدیدهای مکرر تکنسین های بخش برق/انرژی برای محاسبه کرایه انرژی نظارت و محاسبه می شود که کار وقت گیر است زیرا هزاران خانه در منطقه وجود دارد. هیچ گزارشی برای بررسی یا تجزیه و تحلیل مصرف انرژی فردی منازل در یک دوره زمانی و همچنین ایجاد گزارشی از جریان انرژی در یک منطقه خاص وجود ندارد. این فقط در مورد کرالا نیست ، بلکه در بسیاری از نقاط جهان است. من یک سیستم نظارت هوشمند انرژی با کمک آردوینو را برای سهولت بازرسی ، نظارت ، تجزیه و تحلیل و محاسبه کرایه انرژی پیشنهاد می کنم. سیستم با بارگذاری مداوم داده های مصرف انرژی (با استفاده از شناسه کاربری منحصر به فرد) در پایگاه داده ابری به کمک اتصال ابر دستگاه. علاوه بر این ، به تولید نمودارها و گزارش های خاص کاربر یا منطقه خاص برای تجزیه و تحلیل مصرف انرژی و جریان انرژی یک خانه یا منطقه می پردازد.

تدارکات

1. آردوینو اونو
2. صفحه نمایش ال سی دی
3. سنسور جریان (ACS712)

مرحله 1: مقدمه

در کرالا (هند) ، مصرف انرژی توسط بازدیدهای مکرر تکنسین های بخش برق/انرژی برای محاسبه کرایه انرژی نظارت و محاسبه می شود که کار وقت گیر است زیرا هزاران خانه در منطقه وجود دارد. هیچ گزارشی برای بررسی یا تجزیه و تحلیل مصرف انرژی فردی منازل در یک دوره زمانی و همچنین ایجاد گزارشی از جریان انرژی در یک منطقه خاص وجود ندارد. این فقط در مورد کرالا نیست ، بلکه در بسیاری از نقاط جهان است.

این پروژه شامل توسعه یک سیستم نظارت بر انرژی هوشمند است که بازرسی ، نظارت ، تجزیه و تحلیل و محاسبه کرایه انرژی را آسان می کند. این سیستم علاوه بر این امکان ایجاد نمودارها و گزارش های خاص کاربر یا منطقه برای تجزیه و تحلیل مصرف انرژی و جریان انرژی را نیز می دهد. ماژول سیستم که یک کد کاربری منحصر به فرد به آن داده می شود تا واحد مسکونی خاصی را که در آن مصرف انرژی باید اندازه گیری شود ، مشخص کند. با استفاده از یک اتصال آنالوگ ، با استفاده از یک سنسور فعلی که به یک برد آردوینو وصل شده است ، مصرف برق کنترل می شود. داده های مصرف انرژی و کد کاربر منحصر به فرد کاربر در زمان واقعی در یک سرویس ابر اختصاصی بارگذاری می شود. داده های ابر توسط بخش انرژی برای محاسبه مصرف انرژی فردی ، تهیه نمودارهای انرژی فردی و جمعی ، تولید گزارش انرژی و برای بازرسی دقیق انرژی ، توسط بخش انرژی قابل دسترسی و تجزیه و تحلیل خواهد بود. یک صفحه نمایش LCD می تواند در سیستم ادغام شود تا مقادیر اندازه گیری انرژی را در زمان واقعی نمایش دهد. اگر منبع تغذیه قابل حمل مانند باتری سلول خشک یا باتری Li-Po متصل باشد ، سیستم به طور مستقل کار می کند.

مرحله 2: گردش کار

تمرکز اصلی این پروژه بهینه سازی و کاهش مصرف انرژی توسط کاربر است. این امر نه تنها هزینه های کلی انرژی را کاهش می دهد بلکه باعث صرفه جویی در مصرف انرژی نیز می شود.

نیرو از منبع تغذیه AC گرفته می شود و از طریق سنسور فعلی که در مدار خانگی ادغام شده است منتقل می شود. جریان AC که از بار عبور می کند توسط ماژول سنسور فعلی (ACS712) حس می شود و داده های خروجی از سنسور به پین آنالوگ (A0) Arduino UNO تغذیه می شود. هنگامی که ورودی آنالوگ توسط آردوینو دریافت می شود ، اندازه گیری قدرت/انرژی در داخل طرح آردوینو انجام می شود. سپس توان و انرژی محاسبه شده روی ماژول صفحه نمایش LCD نمایش داده می شود. در تجزیه و تحلیل مدار AC ، ولتاژ و جریان با زمان تغییر سینوسی دارند.

قدرت واقعی (P): این قدرتی است که دستگاه برای تولید کارهای مفید استفاده می کند. بر حسب کیلو وات بیان می شود.

قدرت واقعی = ولتاژ (V) x جریان (I) x cosΦ

قدرت راکتیو (Q): این را اغلب قدرت خیالی می نامند که معیاری از قدرت است که بین منبع و بار در حال نوسان است و هیچ کار مفیدی انجام نمی دهد. در kVAr بیان می شود

توان راکتیو = ولتاژ (V) x جریان (I) x sinΦ

قدرت ظاهری (S): به عنوان محصول ولتاژ Root-Mean-Square (RMS) و جریان RMS تعریف می شود. این نیز می تواند به عنوان نتیجه قدرت واقعی و راکتیو تعریف شود. بر حسب kVA بیان می شود

قدرت ظاهری = ولتاژ (V) x جریان (I)

رابطه بین قدرت واقعی ، واکنشی و ظاهری:

قدرت واقعی = قدرت ظاهری x cosΦ

توان راکتیو = قدرت ظاهری x sinΦ

ما فقط به قدرت واقعی برای تجزیه و تحلیل توجه داریم.

ضریب توان (pf): نسبت توان واقعی به توان ظاهری در یک مدار را ضریب توان می نامند.

ضریب توان = قدرت واقعی/قدرت ظاهری

بنابراین ، ما می توانیم با اندازه گیری ولتاژ و جریان در مدار ، همه شکل توان و ضریب توان را اندازه گیری کنیم. بخش زیر مراحل انجام شده برای دستیابی به اندازه گیری های مورد نیاز برای محاسبه مصرف انرژی را مورد بحث قرار می دهد.

جریان AC معمولاً با استفاده از ترانسفورماتور جریان اندازه گیری می شود. ACS712 به دلیل هزینه کم و اندازه کوچکتر به عنوان سنسور فعلی انتخاب شد. سنسور جریان ACS712 یک سنسور جریان Hall Effect است که هنگام القاء جریان را دقیق اندازه گیری می کند. میدان مغناطیسی اطراف سیم AC تشخیص داده می شود که ولتاژ خروجی آنالوگ معادل می دهد. سپس ولتاژ خروجی آنالوگ توسط میکروکنترلر پردازش می شود تا جریان جاری در بار را اندازه گیری کند.

اثر هال تولید اختلاف ولتاژ (ولتاژ هال) در یک رسانای الکتریکی ، عرضی به جریان الکتریکی در رسانا و میدان مغناطیسی عمود بر جریان است.

مرحله 3: آزمایش

کد منبع در اینجا به روز می شود.

شکل خروجی سریال محاسبه انرژی را نشان می دهد.

مرحله 4: نمونه اولیه

مرحله 5: منابع

Teacables.com ، electronicshub.org