ระบบตรวจสอบพลังงานอัจฉริยะ: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ในเกรละ (อินเดีย) การใช้พลังงานจะถูกตรวจสอบและคำนวณโดยการลงพื้นที่บ่อยครั้งโดยช่างเทคนิคจากแผนกไฟฟ้า/พลังงานเพื่อคำนวณค่าพลังงานซึ่งเป็นงานที่ใช้เวลานาน เนื่องจากจะมีบ้านเรือนหลายพันหลังในพื้นที่ ไม่มีข้อกำหนดในการตรวจสอบหรือวิเคราะห์การใช้พลังงานของบ้านแต่ละหลังในช่วงระยะเวลาหนึ่งหรือเพื่อสร้างรายงานการไหลของพลังงานในบางพื้นที่ นี่ไม่ใช่แค่กรณีของ Kerala แต่ทั่วทั้งโลก ฉันกำลังเสนอระบบตรวจสอบพลังงานอัจฉริยะด้วยความช่วยเหลือของ Arduino เพื่อให้ง่ายต่อการตรวจสอบ ตรวจสอบ วิเคราะห์ และคำนวณค่าโดยสารพลังงาน ระบบโดยอัปโหลดข้อมูลการใช้พลังงานอย่างต่อเนื่อง (โดยใช้ ID ผู้ใช้ที่ไม่ซ้ำกัน) ไปยังฐานข้อมูลบนคลาวด์ด้วยความช่วยเหลือของการเชื่อมต่อระบบคลาวด์ของอุปกรณ์ นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถสร้างแผนภูมิและรายงานเฉพาะผู้ใช้หรือพื้นที่เฉพาะและรายงานเพื่อวิเคราะห์การใช้พลังงานและการไหลของพลังงานของแต่ละบ้านหรือภูมิภาค

เสบียง

1. Arduino Uno
2. จอ LCD
3. เซ็นเซอร์ปัจจุบัน (ACS712)

ขั้นตอนที่ 1: บทนำ

ในเกรละ (อินเดีย) การใช้พลังงานจะถูกตรวจสอบและคำนวณโดยการลงพื้นที่บ่อยครั้งโดยช่างเทคนิคจากแผนกไฟฟ้า/พลังงานเพื่อคำนวณค่าพลังงานซึ่งเป็นงานที่ใช้เวลานาน เนื่องจากจะมีบ้านเรือนหลายพันหลังในพื้นที่ ไม่มีข้อกำหนดในการตรวจสอบหรือวิเคราะห์การใช้พลังงานของบ้านแต่ละหลังในช่วงระยะเวลาหนึ่งหรือเพื่อสร้างรายงานการไหลของพลังงานในบางพื้นที่ นี่ไม่ใช่แค่กรณีของ Kerala แต่ทั่วทั้งโลก

โครงการนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาระบบตรวจสอบพลังงานอัจฉริยะที่จะช่วยให้การตรวจสอบ ติดตาม วิเคราะห์ และคำนวณค่าโดยสารของพลังงานง่ายขึ้น ระบบจะยังอนุญาตให้สร้างแผนภูมิและรายงานเฉพาะผู้ใช้หรือพื้นที่เฉพาะและรายงานเพื่อวิเคราะห์การใช้พลังงานและการไหลของพลังงาน โมดูลระบบซึ่งจะได้รับรหัสผู้ใช้ที่ไม่ซ้ำกันเพื่อระบุยูนิตที่อยู่อาศัยที่ต้องการวัดการใช้พลังงาน การใช้พลังงานจะได้รับการตรวจสอบด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์ปัจจุบันที่เชื่อมต่อกับบอร์ด Arduino โดยใช้การเชื่อมต่อแบบอะนาล็อก ข้อมูลการใช้พลังงานและรหัสผู้ใช้ที่ไม่ซ้ำกันของผู้ใช้จะถูกอัปโหลดไปยังบริการคลาวด์เฉพาะแบบเรียลไทม์ ข้อมูลจากระบบคลาวด์จะเข้าถึงและวิเคราะห์โดยแผนกพลังงานเพื่อคำนวณการใช้พลังงานแต่ละรายการ สร้างแผนภูมิพลังงานส่วนบุคคลและแบบรวม สร้างรายงานพลังงาน และสำหรับการตรวจสอบพลังงานโดยละเอียด สามารถรวมโมดูลจอแสดงผล LCD เข้ากับระบบเพื่อแสดงค่าการวัดพลังงานแบบเรียลไทม์ ระบบจะทำงานโดยอิสระหากต่อแหล่งพลังงานแบบพกพา เช่น แบตเตอรี่เซลล์แห้งหรือแบตเตอรี่ Li-Po

ขั้นตอนที่ 2: เวิร์กโฟลว์

จุดสนใจหลักของโครงการนี้คือการปรับให้เหมาะสมและลดการใช้พลังงานโดยผู้ใช้ ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานโดยรวม แต่ยังช่วยประหยัดพลังงานอีกด้วย

พลังงานจากไฟ AC ถูกดึงและส่งผ่านเซ็นเซอร์ปัจจุบันซึ่งรวมเข้ากับวงจรในครัวเรือน กระแสไฟ AC ที่ผ่านโหลดจะถูกตรวจจับโดยโมดูลเซ็นเซอร์ปัจจุบัน (ACS712) และข้อมูลเอาต์พุตจากเซ็นเซอร์จะถูกป้อนไปยังพินอะนาล็อก (A0) ของ Arduino UNO เมื่อ Arduino ได้รับอินพุตแบบอะนาล็อกแล้ว การวัดกำลัง/พลังงานจะอยู่ภายในร่าง Arduino พลังงานและพลังงานที่คำนวณได้จะแสดงบนโมดูลแสดงผล LCD ในการวิเคราะห์วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ทั้งแรงดันและกระแสจะแปรผันตามไซน์ตามเวลา

พลังงานจริง (P): นี่คือพลังงานที่อุปกรณ์ใช้ในการผลิตงานที่มีประโยชน์ มันแสดงเป็นกิโลวัตต์

พลังงานจริง = แรงดันไฟ (V) x กระแสไฟ (I) x cosΦ

กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (Q): สิ่งนี้มักเรียกว่ากำลังจินตภาพซึ่งเป็นตัววัดกำลังการสั่นระหว่างแหล่งจ่ายและโหลด ซึ่งไม่มีประโยชน์อะไร แสดงเป็น kVAr

พลังงานปฏิกิริยา = แรงดัน (V) x กระแส (I) x sinΦ

พลังที่ชัดเจน (S): มันถูกกำหนดให้เป็นผลิตภัณฑ์ของแรงดัน Root-Mean-Square (RMS) และกระแส RMS นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดเป็นผลของพลังงานจริงและพลังงานปฏิกิริยา แสดงเป็น kVA

กำลังไฟฟ้าที่ชัดเจน = แรงดันไฟ (V) x กระแสไฟ (I)

ความสัมพันธ์ระหว่างพลังจริง ปฏิกิริยา และพลังที่ชัดเจน:

พลังที่แท้จริง = กำลังที่ชัดเจน x cosΦ

พลังงานปฏิกิริยา = กำลังที่ชัดเจน x sinΦ

เรากังวลเฉพาะพลังที่แท้จริงสำหรับการวิเคราะห์

ตัวประกอบกำลัง (pf): อัตราส่วนของกำลังจริงต่อกำลังไฟฟ้าที่ปรากฎในวงจรเรียกว่าตัวประกอบกำลัง

ตัวประกอบกำลัง = กำลังจริง/กำลังที่มองเห็นได้

ดังนั้นเราสามารถวัดกำลังไฟฟ้าทุกรูปแบบรวมถึงตัวประกอบกำลังด้วยการวัดแรงดันและกระแสในวงจร ส่วนต่อไปนี้จะกล่าวถึงขั้นตอนที่ต้องทำเพื่อให้ได้การวัดที่จำเป็นในการคำนวณการใช้พลังงาน

กระแสไฟ AC ถูกวัดตามอัตภาพโดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ ACS712 ได้รับเลือกให้เป็นเซ็นเซอร์ปัจจุบันเนื่องจากมีต้นทุนต่ำและมีขนาดเล็กกว่า เซ็นเซอร์กระแส ACS712 เป็นเซ็นเซอร์กระแส Hall Effect ที่วัดกระแสได้อย่างแม่นยำเมื่อเหนี่ยวนำ ตรวจพบสนามแม่เหล็กรอบ ๆ สายไฟ AC ซึ่งให้แรงดันเอาต์พุตแอนะล็อกที่เท่ากัน จากนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์จะประมวลผลเอาต์พุตแรงดันแอนะล็อกเพื่อวัดกระแสไหลผ่านโหลด

Hall Effect คือการสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้า (แรงดันฮอลล์) ข้ามตัวนำไฟฟ้า ขวางเป็นกระแสไฟฟ้าในตัวนำและสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับกระแส

ขั้นตอนที่ 3: การทดสอบ

ซอร์สโค้ดได้รับการอัปเดตที่นี่

รูปภาพแสดงเอาต์พุตแบบอนุกรมจากการคำนวณพลังงาน

ขั้นตอนที่ 4: ต้นแบบ

ขั้นตอนที่ 5: การอ้างอิง

Instructables.com, electronicshub.org