Akıllı Enerji İzleme Sistemi: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Kerala'da (Hindistan), enerji tüketimi, bölgede binlerce ev olacağı için zaman alıcı bir iş olan enerji ücretinin hesaplanması için elektrik/enerji departmanından teknisyenler tarafından sık sık saha ziyaretleri yapılarak izlenir ve hesaplanır. Konutların belirli bir zaman dilimindeki bireysel enerji tüketimini kontrol etme veya analiz etme veya belirli bir alandaki enerji akışı raporu oluşturma hükmü yoktur. Bu sadece Kerala'da değil, dünyanın birçok yerinde böyle. Enerji ücretinin denetlenmesini, izlenmesini, analizini ve hesaplanmasını kolaylaştırmak için Arduino yardımıyla akıllı bir enerji izleme sistemi öneriyorum. Sistem, cihazın bulut bağlantısı yardımıyla sürekli olarak enerji tüketim verilerini (benzersiz bir kullanıcı kimliği kullanarak) bir bulut veritabanına yükleyerek. Ayrıca, tek bir evin veya bölgenin enerji tüketimini ve enerji akışını analiz etmek için kullanıcıya özel veya bölgeye özel çizelgeler ve raporlar oluşturulmasına izin verecektir.

Gereçler

1. Arduino Uno'su
2. LCD ekran
3. Akım Sensörü (ACS712)

Adım 1: Giriş

Kerala'da (Hindistan), enerji tüketimi, bölgede binlerce ev olacağı için zaman alıcı bir iş olan enerji ücretinin hesaplanması için elektrik/enerji departmanından teknisyenler tarafından sık sık saha ziyaretleri yapılarak izlenir ve hesaplanır. Konutların belirli bir zaman dilimindeki bireysel enerji tüketimini kontrol etme veya analiz etme veya belirli bir bölgedeki enerji akışı raporu oluşturma hükmü yoktur. Bu sadece Kerala'da değil, dünyanın birçok yerinde böyle.

Bu proje, enerjinin denetlenmesini, izlenmesini, analizini ve ücret hesaplamasını kolaylaştıracak akıllı bir enerji izleme sisteminin geliştirilmesini içermektedir. Sistem ayrıca, enerji tüketimini ve enerji akışını analiz etmek için kullanıcıya özel veya alana özel çizelgeler ve raporlar oluşturmaya izin verecektir. Enerji tüketiminin ölçülmesi gereken belirli konut birimini tanımlamak için benzersiz bir kullanıcı kodu verilecek sistem modülü. Güç tüketimi, Analog bağlantı kullanılarak Arduino kartına arayüzlenen bir akım sensörü yardımıyla izlenecektir. Enerji tüketimi verileri ve kullanıcının benzersiz kullanıcı kodu, gerçek zamanlı olarak özel bir bulut hizmetine yüklenecektir. Bireysel enerji tüketimini hesaplamak, bireysel ve toplu enerji çizelgeleri oluşturmak, enerji raporları oluşturmak ve detaylı enerji denetimi için buluttan gelen verilere enerji departmanı tarafından erişilecek ve analiz edilecektir. Gerçek zamanlı enerji ölçüm değerlerini görüntülemek için sisteme bir LCD ekran modülü entegre edilebilir. Kuru pil veya Li-Po pil gibi taşınabilir bir güç kaynağı takılıysa sistem bağımsız olarak çalışacaktır.

2. Adım: İş Akışı

Bu projenin ana odak noktası, kullanıcının enerji tüketimini optimize etmek ve azaltmaktır. Bu, yalnızca genel enerji maliyetlerini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda enerji tasarrufu da sağlar.

AC şebekesinden gelen güç, ev devresine entegre edilmiş akım sensöründen çekilir ve geçirilir. Yükten geçen AC akım, akım sensör modülü (ACS712) tarafından algılanır ve sensörden gelen çıkış verileri Arduino UNO'nun analog pinine (A0) beslenir. Arduino tarafından analog giriş alındığında, güç/enerji ölçümü Arduino taslağının içindedir. Hesaplanan güç ve enerji daha sonra LCD ekran modülünde görüntülenir. AC devre analizinde hem voltaj hem de akım zamanla sinüzoidal olarak değişir.

Gerçek Güç (P): Cihazın faydalı iş üretmek için kullandığı güçtür. kW olarak ifade edilir.

Gerçek Güç = Gerilim (V) x Akım (I) x cosΦ

Reaktif Güç (Q): Bu, genellikle kaynak ve yük arasında salınan gücün bir ölçüsü olan ve hiçbir işe yaramayan hayali güç olarak adlandırılır. kVAr cinsinden ifade edilir

Reaktif Güç = Gerilim (V) x Akım (I) x sinΦ

Görünen Güç (S): Ortalama Kare Kök (RMS) Gerilimi ile RMS Akımının çarpımı olarak tanımlanır. Bu aynı zamanda gerçek ve reaktif gücün sonucu olarak da tanımlanabilir. kVA olarak ifade edilir

Görünen Güç = Gerilim (V) x Akım (I)

Gerçek, Reaktif ve Görünür güç arasındaki ilişki:

Gerçek Güç = Görünen Güç x cosΦ

Reaktif Güç = Görünür Güç x sinΦ

Analiz için sadece Gerçek güçle ilgileniyoruz.

Güç Faktörü (pf): Bir devrede gerçek gücün görünen güce oranına güç faktörü denir.

Güç Faktörü = Gerçek Güç/Görünür Güç

Böylece, devredeki voltajı ve akımı ölçerek güç faktörünün yanı sıra her türlü gücü ölçebiliriz. Aşağıdaki bölüm, enerji tüketimini hesaplamak için gerekli ölçümleri elde etmek için atılan adımları tartışmaktadır.

AC akımı geleneksel olarak bir Akım Trafosu kullanılarak ölçülür. Düşük maliyeti ve daha küçük boyutu nedeniyle akım sensörü olarak ACS712 seçilmiştir. ACS712 Akım Sensörü, indüklendiğinde akımı doğru bir şekilde ölçen bir Hall Etkisi akım sensörüdür. AC kablosunun etrafındaki manyetik alan, eşdeğer analog çıkış voltajını veren algılanır. Analog voltaj çıkışı daha sonra yükten geçen akımı ölçmek için mikro denetleyici tarafından işlenir.

Hall Etkisi, bir elektrik iletkeni boyunca, iletkendeki bir elektrik akımına ve akıma dik bir manyetik alana çapraz bir voltaj farkının (Hall voltajı) üretilmesidir.

3. Adım: Test Etme

Kaynak kodu burada güncellenir.

Şekil, enerji hesaplamasından elde edilen seri çıktıyı göstermektedir.

Adım 4: Prototip

Adım 5: Referanslar

instructables.com, electronicshub.org