Système de surveillance de l'énergie intelligent : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Au Kerala (Inde), la consommation d'énergie est surveillée et calculée par de fréquentes visites sur le terrain par des techniciens du département électricité/énergie pour le calcul du prix de l'énergie, une tâche qui prend du temps car il y aura des milliers de maisons dans la région. Il n'est pas prévu de vérifier ou d'analyser la consommation d'énergie individuelle des maisons sur une période donnée, ni de créer un rapport sur les flux d'énergie dans une certaine zone. Ce n'est pas seulement le cas du Kerala, mais dans de nombreux endroits dans le monde. Je propose un système de surveillance de l'énergie intelligent avec l'aide d'Arduino pour faciliter l'inspection, la surveillance, l'analyse et le calcul du tarif énergétique. Le système en téléchargeant constamment les données de consommation d'énergie (à l'aide d'un identifiant d'utilisateur unique) dans une base de données cloud à l'aide de la connectivité cloud de l'appareil. Il permettra en outre de générer des graphiques et des rapports spécifiques à l'utilisateur ou à une zone pour analyser la consommation d'énergie et le flux d'énergie d'une maison individuelle ou d'une région.

Fournitures

1. Arduino Uno
2. Affichage LCD
3. Capteur de courant (ACS712)

Étape 1: Présentation

Au Kerala (Inde), la consommation d'énergie est surveillée et calculée par de fréquentes visites sur le terrain par des techniciens du département électricité/énergie pour le calcul du prix de l'énergie, une tâche qui prend du temps car il y aura des milliers de maisons dans la région. Il n'est pas prévu de vérifier ou d'analyser la consommation d'énergie individuelle des maisons sur une période donnée, ni de créer un rapport sur les flux d'énergie dans une certaine zone. Ce n'est pas seulement le cas du Kerala, mais dans de nombreux endroits dans le monde.

Ce projet comprend le développement d'un système intelligent de surveillance de l'énergie qui facilitera l'inspection, la surveillance, l'analyse et le calcul des tarifs de l'énergie. Le système permettra en outre de générer des graphiques et des rapports spécifiques à l'utilisateur ou à une zone pour analyser la consommation d'énergie et le flux d'énergie. Le module du système qui recevra un code d'utilisateur unique pour identifier l'unité d'habitation particulière où la consommation d'énergie doit être mesurée. La consommation électrique sera surveillée à l'aide d'un capteur de courant interfacé à une carte Arduino à l'aide d'une connexion analogique. Les données de consommation d'énergie et le code utilisateur unique de l'utilisateur seront téléchargés sur un service cloud dédié en temps réel. Les données du cloud seront consultées et analysées par le service énergie pour calculer la consommation énergétique individuelle, générer des graphiques énergétiques individuels et collectifs, générer des rapports énergétiques et pour une inspection énergétique détaillée. Un module d'affichage LCD peut être intégré au système pour afficher les valeurs de mesure d'énergie en temps réel. Le système fonctionnera indépendamment si une source d'alimentation portable telle qu'une batterie sèche ou une batterie Li-Po est connectée.

Étape 2: flux de travail

L'objectif principal de ce projet est d'optimiser et de réduire la consommation d'énergie par l'utilisateur. Cela permet non seulement de réduire les coûts énergétiques globaux, mais également de conserver l'énergie.

L'alimentation du secteur CA est prélevée et transmise à travers le capteur de courant qui est intégré dans le circuit domestique. Le courant alternatif traversant la charge est détecté par le module de capteur de courant (ACS712) et les données de sortie du capteur sont transmises à la broche analogique (A0) de l'Arduino UNO. Une fois que l'entrée analogique est reçue par Arduino, la mesure de la puissance/énergie est à l'intérieur de l'esquisse Arduino. La puissance et l'énergie calculées sont ensuite affichées sur le module d'affichage LCD. Dans l'analyse des circuits CA, la tension et le courant varient de manière sinusoïdale avec le temps.

Puissance réelle (P): c'est la puissance utilisée par l'appareil pour produire un travail utile. Il est exprimé en kW.

Puissance réelle = tension (V) x courant (I) x cosΦ

Puissance réactive (Q): Ceci est souvent appelé puissance imaginaire qui est une mesure de la puissance oscillant entre la source et la charge, qui ne fait aucun travail utile. Il s'exprime en kVAr

Puissance réactive = tension (V) x courant (I) x sinΦ

Puissance apparente (S): Elle est définie comme le produit de la tension racine-moyenne (RMS) et du courant RMS. Celle-ci peut également être définie comme la résultante de la puissance réelle et réactive. Il s'exprime en kVA

Puissance apparente = tension (V) x courant (I)

La relation entre les puissances réelle, réactive et apparente:

Puissance réelle = Puissance apparente x cosΦ

Puissance réactive = Puissance apparente x sinΦ

Nous ne nous intéressons qu'à la Puissance Réelle pour l'analyse.

Facteur de puissance (pf): Le rapport entre la puissance réelle et la puissance apparente dans un circuit est appelé facteur de puissance.

Facteur de puissance = puissance réelle/puissance apparente

Ainsi, nous pouvons mesurer toutes les formes de puissance ainsi que le facteur de puissance en mesurant la tension et le courant dans le circuit. La section suivante décrit les étapes suivies pour obtenir les mesures nécessaires au calcul de la consommation d'énergie.

Le courant alternatif est mesuré de manière conventionnelle à l'aide d'un transformateur de courant. L'ACS712 a été choisi comme capteur de courant en raison de son faible coût et de sa plus petite taille. Le capteur de courant ACS712 est un capteur de courant à effet Hall qui mesure avec précision le courant lorsqu'il est induit. Le champ magnétique autour du fil CA est détecté, ce qui donne la tension de sortie analogique équivalente. La sortie de tension analogique est ensuite traitée par le microcontrôleur pour mesurer le flux de courant à travers la charge.

L'effet Hall est la production d'une différence de tension (la tension Hall) à travers un conducteur électrique, transversalement à un courant électrique dans le conducteur et à un champ magnétique perpendiculaire au courant.

Étape 3: Tester

Le code source est mis à jour ici.

La figure représente la sortie série du calcul de l'énergie.

Étape 4: Prototyper

Étape 5: Références

instructables.com, electronicshub.org