Sigfox ile Elektrik Tüketimi ve Çevresel İzleme: 8 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Açıklama

Bu proje size üç fazlı bir güç dağıtımında bir odanın elektrik tüketimini nasıl alacağınızı ve ardından her 10 dakikada bir Sigfox ağını kullanarak bir sunucuya nasıl göndereceğinizi gösterecektir.

Güç nasıl ölçülür?

Eski bir enerji ölçerden üç akım pensi aldık.

Dikkat olmak ! Kelepçelerin montajı için bir elektrikçiye ihtiyaç vardır. Ayrıca, kurulumunuz için hangi kelepçeye ihtiyacınız olduğunu bilmiyorsanız, bir elektrikçi size tavsiyede bulunabilir.

Hangi mikrodenetleyiciler kullanılacak?

Arduino ile uyumlu Snootlab Akeru kartını kullandık.

Tüm elektrik sayaçlarında çalışır mı?

Evet, pensler sayesinde sadece akımı ölçüyoruz. Böylece istediğiniz hattın tüketimini sayabilirsiniz.

Bunu yapmak ne kadar sürer?

Tüm donanım gereksinimlerine sahip olduğunuzda, kaynak kodu Github'da mevcuttur. Yani, bir veya iki saat içinde çalışmasını sağlayabileceksiniz.

Herhangi bir ön bilgiye ihtiyacım var mı?

Elektriksel olarak ne yaptığınızı ve Arduino ve Actoboard'u nasıl kullanacağınızı bilmeniz gerekir.

Arduino ve Actoboard için tüm temelleri Google'dan öğrenebilirsiniz. Kullanımı çok kolay.

Biz Kimiz?

İsimlerimiz Florian PARIS, Timothée FERRER-LOUBEAU ve Maxence MONTFORT. Paris'teki Université Pierre et Marie Curie'de öğrenciyiz. Bu proje bir Fransız mühendislik okulunda (Polytech'Paris-UPMC) eğitim amacına yöneliktir.

Adım 1: Sigfox ve Actoboard

Sigfox nedir?

Sigfox, Ultra Dar Bantta (UNB) radyo teknolojisini kullanır. Sinyalin frekansı 10Hz-90Hz civarındadır, bu nedenle gürültü nedeniyle sinyalin algılanması zordur. Ancak Sigfox, gürültüdeki sinyali deşifre edebilen bir protokol icat etti. Bu teknolojinin geniş bir menzili vardır (40 km'ye kadar), ayrıca çipin tüketimi bir GSM çipinden 1000 kat daha azdır. Sigfox çipinin harika bir kullanım ömrü vardır (10 yıla kadar). Yine de sigfox teknolojisinin bir iletim sınırlaması vardır (günde 12 Baytlık 150 mesaj). Bu nedenle sigfox, Nesnelerin İnterneti'ne (IoT) adanmış bir bağlantı çözümüdür.

Actoboard nedir?

Actoboard, kullanıcının canlı verileri göstermek için grafikler (gösterge tabloları) oluşturmasına izin veren çevrimiçi bir hizmettir, widget oluşturma sayesinde birçok özelleştirme olanağına sahiptir. Entegre bir Sigfox modülü sayesinde veriler Arduino çipimizden gönderilir. Yeni bir widget oluşturduğunuzda, ilgilendiğiniz değişkeni seçmeniz ve ardından kullanmak istediğiniz grafik türünü (çubuk grafiği, nokta bulutu…) ve son olarak gözlem süresini seçmeniz yeterlidir. Kartımız, tutsaklardan (basınç, sıcaklık, aydınlatma) ve mevcut penslerden veri gönderecek, günlük ve haftalık bilgiler ile elektriğe harcanan para gösterilecektir.

2. Adım: Donanım Gereksinimleri

Bu eğitimde şunları kullanacağız:

• Bir Snootlab-Akeru
• Bir kalkan Arduino Seeed Studio
• A LEM EMN 100-W4 (yalnızca kelepçeler)
• Bir fotosel direnci
• bir BMP 180
• SEN11301P
• bir RTC

Dikkat: Sadece akımı ölçecek donanıma sahip olduğumuz için bazı varsayımlarda bulunduk. Bir sonraki adıma bakın: elektrik çalışması.

-Raspberry PI 2: Ahududuyu Actoboard verilerini elektrik sayacının yanındaki bir ekranda göstermek için kullandık (ahududu normal bir bilgisayara göre daha az yer kaplar).

-Snootlab Akeru: Bir sigfox modülünü tam sayılarla dolduran bu Arduino kartı, sensörlerden gelen verileri analiz etmemizi ve Actoboard'a göndermemizi sağlayan izleme yazılımını içerir.

-Grove Shield: Akeru çipine takılan ek bir modüldür, sensörlerimizi takmak için kullanılan 6 analog port ve 3 I²C port içerir.

-LEM EMN 100-W4: Bu amfi kıskaçları elektrik sayacının her fazına bağlanır, tüketilen akımın bir görüntüsünü %1.5 doğrulukla elde etmek için paralel bir direnç kullanırız.

-BMP 180: Bu sensör, -40 ila 80°C arasındaki sıcaklığı ve 300 ila 1100 hPa arasındaki ortam basıncını ölçer, bir I2C yuvasına takılması gerekir.

-SEN11301P: Bu sensör ayrıca sıcaklığı (bunu daha doğru olduğu için bu işlev için kullanacağız - BMP180 için 1°C yerine> %0,5) ve nemi %2 doğrulukla ölçmemizi sağlar.

-Fotodirenç: Parlaklığı ölçmek için bu bileşeni kullanıyoruz, parlaklık arttığında direncini azaltan oldukça dirençli bir yarı iletkendir. Tanımlamak için beş direnç aralığı seçtik

Adım 3: Elektrik Çalışması

Programlamaya başlamadan önce, geri alınacak ilginç verilerin ve bunlardan nasıl yararlanılacağının bilinmesi tavsiye edilir. Bunun için projenin elektroteknik etüdünü gerçekleştiriyoruz.

Üç akım pensi (LEM EMN 100-W4) sayesinde hatlardaki akımı geri alıyoruz. Akım daha sonra 10 Ohm'luk bir dirençle geçer. Direnç sınırlarındaki gerilim, karşılık gelen çizgideki akımın görüntüsüdür.

Dikkat edin, elektroteknikte iyi dengelenmiş üç fazlı bir ağdaki güç aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır: P=3*V*I*cos(Phi).

Burada sadece üç fazlı ağın dengeli olduğunu değil, aynı zamanda cos(Phi)=1 olduğunu da düşünüyoruz. 1'e eşit bir güç faktörü, tamamen dirençli yükleri içerir. Pratikte imkansız olan şey. Çizgilerin akımlarının gerilim görüntüleri, Snootlab-Akeru'da 1 saniye boyunca doğrudan örneklenir. Her gerilimin maksimum değerini geri alıyoruz. Daha sonra tesisat tarafından tüketilen toplam akım miktarını elde etmek için bunları ekliyoruz. Daha sonra efektif değeri aşağıdaki formülle hesaplarız: Vrms=SUM(Vmax)/SQRT(2)

Daha sonra, akım penslerinin katsayısının yanı sıra dirençlerin değerini de ayarlayarak bulduğumuz akımın gerçek değerini hesaplarız: Irms=Vrms*res*(1/R) (res, ADC 4.88mv/bit)

Tesisatın efektif akım miktarı bilindikten sonra daha yüksek görülen formül ile gücü hesaplarız. Daha sonra tüketilen enerjiyi ondan düşeriz. Ve sonucu kW.h'ye dönüştürürüz: W=P*t

Son olarak, 1kW.h=0.15€ olduğunu göz önünde bulundurarak kW.h cinsinden fiyatı hesaplıyoruz. Abonelik maliyetlerini ihmal ediyoruz.

Adım 4: Tüm Sistemi Bağlama

• PINCE1 A0
• PINCE2 A1
• PINCE3 A2
• FOTOSEL A3
• DEDEKTÖR 7
• LED 8
• DHTPIN2
• DHTTYPE DHT21 // DHT 21
• BAROMETRE 6
• Adafruit_BMP085PIN 3
• Adafruit_BMP085TYPE Adafruit_BMP085

Adım 5: Kodu İndirin ve Kodu Yükleyin

Artık hepiniz iyi bir şekilde bağlandınız, kodu buradan indirebilirsiniz:

github.com/MAXNROSES/Monitoring_Electrical…

Kod Fransızcadır, bazı açıklamalara ihtiyaç duyanlar için yorumlarda sormaktan çekinmeyin.

Artık kodunuz var, onu Snootlab-Akeru'ya yüklemeniz gerekiyor. Bunun için Arduino IDE kullanabilirsiniz. Kod yüklendikten sonra ledin hareketlerinize tepki verip vermediğini görebilirsiniz.

Adım 6: Actoboard'u Kurun

Artık sisteminiz çalışıyor, verileri actoboard.com'da görselleştirebilirsiniz.

Sigfox veya Snootlab-Akeru kartından aldığınız kimliğinizle ve şifrenizle bağlantı kurun.

Tamamlandığında, yeni bir gösterge panosu oluşturmanız gerekir. Bundan sonra, istediğiniz widget'ları kontrol paneline ekleyebilirsiniz.

Veriler fransızca geliyor, işte eşdeğerler:

• Energie_KWh = Enerji (KW.h cinsinden)
• Cout_Total = Toplam Fiyat (1KW.h = 0.15€ varsayılarak)
• Nem = Nem
• Lumiere = Işık

7. Adım: Veri Analizi

Evet, bu son!

Artık istatistiklerinizi istediğiniz gibi görselleştirebilirsiniz. Nasıl geliştirildiğini anlamak için bazı açıklamalar her zaman iyidir:

• Energie_KWh: her gün 00:00'da sıfırlanacak
• Cout_Total: Energie_KWh'ye bağlı olarak, 1KW.h'nin 0.15€'ya eşit olduğu varsayılarak
• Sıcaklık: °Celsius cinsinden
• Nem: %HR olarak
• Presence: Sigfox aracılığıyla iki gönderme arasında biri buradaysa
• Lumiere: odadaki ışık yoğunluğu; 0=siyah oda, 1=karanlık oda, 2=oda aydınlatılmış, 3=aydınlık oda, 4=çok aydınlık oda

Dahsboard'unuzun keyfini çıkarın!

Adım 8: Bilginizi Getirin

Artık sistemimiz bitti, başka projeler yapacağız.

Ancak, sistemi yükseltmek veya geliştirmek isterseniz, yorumlarda fikir alışverişinde bulunmaktan çekinmeyin!

Size bazı fikirler vereceğini umuyoruz. Onları paylaşmayı unutmayın.

DIY projenizde size en iyisini diliyoruz.

Timothée, Florian ve Maxence