مصرف برق و نظارت بر محیط زیست از طریق Sigfox: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

شرح

این پروژه به شما نشان می دهد که چگونه می توانید مصرف برق یک اتاق را با توزیع برق سه فاز دریافت کنید و سپس هر 10 دقیقه یکبار با استفاده از شبکه Sigfox به سرور ارسال کنید.

چگونه قدرت را اندازه گیری کنیم؟

ما از یک متر سنج قدیمی سه گیره فعلی دریافت کردیم.

مراقب باش ! برای نصب گیره ها به برقکار نیاز است. همچنین ، اگر نمی دانید برای نصب خود به کدام گیره نیاز دارید ، یک متخصص برق می تواند به شما مشاوره دهد.

از کدام میکروکنترلرها استفاده می شود؟

ما از کارت Snootlab Akeru استفاده کردیم که با آردوینو سازگار است.

آیا روی تمام کنتورهای برقی کار می کند؟

بله ، ما فقط جریان را به لطف گیره ها اندازه گیری می کنیم. بنابراین می توانید میزان مصرف خط مورد نظر خود را حساب کنید.

چقدر طول می کشد تا درست شود؟

هنگامی که تمام سخت افزار مورد نیاز را دارید ، کد منبع در Github در دسترس است. بنابراین ، در عرض یک یا دو ساعت ، می توانید آن را کار کنید.

آیا به دانش قبلی نیاز دارم؟

شما باید بدانید که از نظر الکتریکی چه کار می کنید و چگونه از Arduino و Actoboard استفاده کنید.

برای Arduino و Actoboard ، می توانید همه اصول را از Google یاد بگیرید. بسیار آسان برای استفاده.

ما که هستیم؟

نامهای ما Florian PARIS ، Timothée FERRER-LOUBEAU و Maxence MONTFORT هستند. ما دانشجوی دانشگاه پیر و ماری کوری در پاریس هستیم. این پروژه با هدف آموزشی در یک مدرسه مهندسی فرانسه (Polytech'Paris-UPMC) هدایت می شود.

مرحله 1: Sigfox و Actoboard

Sigfox چیست؟

Sigfox از فناوری رادیویی در گروه فوق العاده باریک (UNB) استفاده می کند. فرکانس سیگنال حدود 10Hz-90Hz است ، بنابراین تشخیص سیگنال به دلیل نویز دشوار است. با این حال Sigfox یک پروتکل اختراع کرده است که می تواند سیگنال را در نویز رمزگشایی کند. این فناوری دارای برد وسیعی (تا 40 کیلومتر) است ، علاوه بر این میزان مصرف تراشه 1000 برابر کمتر از تراشه GSM است. طول عمر تراشه sigfox (حداکثر 10 سال) است. با این وجود فناوری sigfox محدودیت انتقال دارد (150 پیام 12 بایت در روز). به همین دلیل sigfox یک راه حل اتصال به اینترنت اشیا (IoT) است.

Actoboard چیست؟

Actoboard یک سرویس آنلاین است که به کاربر اجازه می دهد برای نمایش داده های زنده ، graphes (داشبورد) ایجاد کند ، به لطف ایجاد ویجت ، امکانات سفارشی سازی زیادی دارد. داده ها از تراشه آردوینو به لطف ماژول یکپارچه Sigfox ارسال می شوند. هنگامی که یک ویجت جدید ایجاد می کنید ، فقط باید متغیر مورد علاقه خود را انتخاب کرده و سپس نوع گراف مورد نظر خود را (گراف نمودار ، ابر نقاط …) و در نهایت بازه مشاهده را انتخاب کنید. کارت ما داده هایی را از گیرنده ها (فشار ، دما ، روشنایی) و از گیره های فعلی ارسال می کند ، اطلاعات روزانه و هفتگی و همچنین پول صرف شده در برق نشان داده می شود.

مرحله 2: الزامات سخت افزاری

در این آموزش ، ما از موارد زیر استفاده خواهیم کرد:

• Snootlab-Akeru
• A shield Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (فقط گیره ها)
• یک مقاومت سلولی
• BMP 180
• A SEN11301P
• یک RTC

مراقب باشید: زیرا ما فقط سخت افزار را برای اندازه گیری جریان داریم ، برخی فرض ها را انجام دادیم. مرحله بعدی را ببینید: مطالعه الکتریکی.

-تشک تمشک 2: ما از تمشک برای نشان دادن داده های Actoboard روی صفحه ای در کنار کنتور برق استفاده کردیم (تمشک فضای کمتری نسبت به رایانه معمولی اشغال می کند).

-Snootlab Akeru: این کارت آردوینو که یک ماژول sigfox را صحیح می کند شامل نرم افزار نظارت است که به ما امکان تجزیه و تحلیل داده های حسگرها و ارسال آن به Actoboard را می دهد.

-Grove Shield: این یک ماژول اضافی است که روی تراشه Akeru متصل شده است ، دارای 6 پورت آنالوگ و 3 پورت I²C است که برای اتصال سنسورهای ما استفاده می شود.

-LEM EMN 100-W4: این گیره های آمپر به هر مرحله از متر برق متصل شده اند ، ما از یک مقاومت موازی برای بدست آوردن تصویری از جریان مصرف شده با دقت 1.5 درصد استفاده می کنیم.

-BMP 180: این سنسور دما را از -40 تا 80 درجه سانتی گراد و همچنین فشار محیط را از 300 تا 1100 اسب بخار اندازه می گیرد ، باید به شکاف I2C متصل شود.

-SEN11301P: این سنسور همچنین به ما امکان می دهد دما را اندازه گیری کنیم (ما از این یکی برای عملکرد آن استفاده می کنیم زیرا دقیق تر است -> 0.5 instead به جای 1 درجه سانتیگراد برای BMP180) و رطوبت با دقت 2.

-hotoresistor: ما از آن جزء برای اندازه گیری روشنایی استفاده می کنیم ، این یک نیمه رسانای بسیار مقاوم است که هنگام افزایش روشنایی مقاومت آن را کاهش می دهد. ما پنج دهانه مقاومت را برای توصیف انتخاب کردیم

مرحله 3: مطالعه برق

قبل از وارد شدن به برنامه نویسی ، توصیه می شود اطلاعات جالب بازیابی شده و نحوه بهره برداری از آنها را بدانید. برای آن ، ما یک مطالعه الکتروتکنیک پروژه را متوجه می شویم.

ما به لطف سه گیره فعلی (LEM EMN 100-W4) جریان را در خطوط پس می گیریم. سپس جریان در مقاومت 10 اهم عبور می کند. تنش در مرزهای مقاومت تصویری از جریان در خط مربوطه است.

مراقب باشید ، در الکتروتکنیک قدرت یک شبکه سه فاز متعادل با رابطه زیر محاسبه می شود: P = 3*V*I*cos (Phi).

در اینجا ، ما نه تنها در نظر داریم که شبکه سه فاز متعادل است بلکه cos (Phi) = 1 است. ضریب توان برابر 1 شامل بارهای کاملاً مقاومتی است. آنچه در عمل غیر ممکن است. تصاویر کششی جریان خطوط مستقیماً در 1 ثانیه در Snootlab-Akeru نمونه برداری می شوند. ما حداکثر مقدار هر کشش را پس می گیریم. سپس ، آنها را اضافه می کنیم تا مجموع جریان مصرفی نصب را بدست آوریم. سپس مقدار موثر را با فرمول زیر محاسبه می کنیم: Vrms = SUM (Vmax)/SQRT (2)

سپس مقدار واقعی جریان را محاسبه می کنیم ، که با تنظیم شمارش مقاومت و همچنین ضریب گیره های فعلی: Irms = Vrms*res*(1/R) (res رزولوشن ADC 4.88mv/bit)

هنگامی که مقدار م effectiveثر جریان نصب مشخص شد ، ما قدرت را با فرمول بالاتر مشاهده می کنیم. سپس انرژی مصرفی را از آن کسر می کنیم. و نتیجه را kW.h تبدیل می کنیم: W = P*t

ما در نهایت قیمت را در کیلو وات ساعت با در نظر گرفتن 1 کیلو وات ساعت = 0.15 یورو محاسبه می کنیم. ما از هزینه های اشتراک غفلت می کنیم.

مرحله 4: اتصال تمام سیستم

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

مرحله 5: کد را بارگیری کرده و کد را بارگذاری کنید

اکنون همه شما به خوبی متصل شده اید ، می توانید کد را از اینجا بارگیری کنید:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

کد به زبان فرانسوی است ، برای کسانی که نیاز به توضیح دارند ، در نظرات خود بپرسید.

اکنون کد را دارید ، باید آن را در Snootlab-Akeru بارگذاری کنید. برای انجام این کار می توانید از Arduino IDE استفاده کنید. پس از بارگذاری کد ، می توانید ببینید آیا led به حرکات شما پاسخ می دهد یا خیر.

مرحله 6: Actoboard را تنظیم کنید

اکنون سیستم شما کار می کند ، می توانید داده ها را در actoboard.com تجسم کنید.

با شناسه و گذرواژه خود از Sigfox یا کارت Snootlab-Akeru تماس بگیرید.

پس از اتمام کار ، باید یک داشبورد جدید ایجاد کنید. پس از آن می توانید ویدجت های مورد نظر خود را به داشبورد اضافه کنید.

داده ها به زبان فرانسوی می رسد ، بنابراین معادل آن در اینجا آمده است:

• Energie_KWh = انرژی (بر حسب کیلووات ساعت)
• Cout_Total = قیمت کل (با فرض 1KW.h = 0.15 €)
• حمیدیت = رطوبت
• لومیر = نور

مرحله 7: تجزیه و تحلیل داده ها

بله ، این پایان است!

اکنون می توانید آمار خود را آنطور که می خواهید تجسم کنید. برخی از توضیحات همیشه برای درک نحوه توسعه آن خوب است:

• Energie_KWh: هر روز ساعت 00:00 بازنشانی می شود
• Cout_Total: بسته به Energie_KWh ، با فرض 1KW.h برابر با 0.15 €
• دما: درجه سانتیگراد
• Humidite: در٪ HR
• حضور: اگر کسی بین دو نفر اینجا بود از طریق Sigfox ارسال کنید
• لومیر: شدت نور در اتاق ؛ 0 = اتاق سیاه ، 1 = اتاق تاریک ، 2 = اتاق روشن ، 3 = اتاق روشن ، 4 = اتاق بسیار روشن

از dahsboard خود لذت ببرید!

مرحله 8: دانش خود را به ارمغان بیاورید

در حال حاضر سیستم ما تمام شده است ، ما قصد داریم پروژه های دیگری را انجام دهیم.

با این حال ، اگر مایل به ارتقا یا بهبود سیستم هستید ، در نظرات با ما تبادل نظر کنید!

امیدواریم ایده هایی به شما بدهد. اشتراک گذاری آنها را فراموش نکنید.

برای شما آرزوی بهترین ها را در پروژه DIY خود داریم.

تیموتی ، فلوریان و ماکسنس