Monitoreo de energía en el hogar

Lector [john] terminó el monitor de energía de su hogar durante el fin de semana festivo. Utiliza un par de transductores de corriente conectados al conductor principal. Estos emiten 0-3V y son leídos por el Arduino ADC. El Arduino promedia las muestras durante un período de 20 segundos, calcula la energía utilizada y la carga a través de Ethernet Shield. El escudo no puede realizar búsquedas de DNS, por lo que usa WRT54G para negociar con el servidor web remoto. Reconoce que el sistema podría ser más preciso; no puede detectar cargas pequeñas como verrugas en las paredes. También dice que se podría ahorrar dinero hablando en serie con el enrutador en lugar de a través de Ethernet. Aquí están los diagramas de uso actuales.

Puede encontrar muchos proyectos sobre este monitor de energía en la categoría Home Hacks.

  • amk dice:

    Le resultaría fácil estimar algo como un costo por hora y predecir su factura de electricidad. instale algo como esto en todos los hogares estadounidenses, y apuesto a que el consumo de energía se reduciría significativamente.

  • Mefistófeles dice:

    Parece calcular la "potencia" utilizada tomando la corriente máxima de 10000 muestras y luego sumando 10 de esos valores.

    Sería (mucho) más preciso probar el voltaje y la corriente cada vez, y tomaría la potencia RMS de eso.

    Obviamente, esto es mucho más complicado, pero ofrece otra ventaja de proporcionar datos sobre un factor de potencia.

  • WutanG dice:

    Eso es bastante maldito. También estoy muy interesado en hacer esto. ¡Se agradecería más información sobre esto!

  • Chris dice:

    @Mefisto

    No estoy seguro de si me falta algo, pero la variable cnt se usa dos veces, por lo que, que yo sepa, siempre debería ser más grande que NUM_READINGS después de ejecutar el ciclo for. Aunque esto significa que el número de producto no es el promedio, sino el máximo dividido por 10 ... Muy extraño ...

  • Mefistófeles dice:

    @Chris - No he notado los dos usos de "cnt", pero mirando de nuevo, creo que el alcance del primero se limitará al bucle for 10000.

    Luego, el segundo (cuenta hasta 10) puede hacer lo suyo de forma independiente.

    Sin embargo, no estoy seguro, e incluso si funciona de esa manera, no es una muy buena práctica de codificación ...

  • Juan dice:

    @Chris: tienes razón en ambos lados, está limitado al tamaño del bucle fuera de circuito, pero también hay una codificación terrible: / Definitivamente estaba cansado o algo así, cambié el nombre del segundo contador de bucle. -Juan

  • Steve Shockley dice:

    Hm, el sitio web de TED quiere $ 15 para enviar los transductores actuales. ¿Alguna idea sobre alternativas menos costosas?

  • smokinjuan dice:

    @ Steve Shockley

    Ven por tu cuenta. El alambre magnético es barato. No se sujetará, por lo que tendrá que romper el cable y calibrarlo, pero será barato.

  • Andrés dice:

    Se debe tener cuidado de que el secundario de un transformador de corriente no se desconecte de su carga mientras la corriente fluya en el principal, ya que el transformador secundario intentará continuar un flujo de corriente a través de la impedancia efectivamente infinita. Esto producirá un alto voltaje a través del secundario abierto (en el rango de unos pocos kilovoltios en algunos casos), lo que puede provocar un arco. El alto voltaje producido comprometerá la seguridad del operador y del equipo y afectará permanentemente la precisión del transformador.
    http://en.wikipedia.org/wiki/Current_transformer

  • vic dice:

    @john: ¿qué estás tratando de medir? Aparentemente, almacena la corriente máxima para intervalos de 20 segundos (en realidad, el valor ADC sin procesar) y lo usa directamente como Watts. No es en absoluto lo mismo que la potencia, necesita al menos calibrar la lectura de corriente, calcular el valor medio RMS y calcular la potencia asumiendo un voltaje RMS y un factor de potencia constantes. Idealmente, como dijo Mefistófeles, calcularía la potencia integrando el producto u * i durante varios ciclos alternos, pero necesita una lectura de voltaje.

  • robocat dice:

    Me encanta el proyecto y ahora quiero conseguir algunos transductores actuales.

    Re: enrutador Linksys + Arduino + escudo Ethernet: utilicé el enrutador inalámbrico Asus wl520gu con OpenWRT porque tiene un puerto USB 2.0 host, puerto serie interno, es barato y difícil de construir. Utilizo un concentrador USB con un Arduino USB Two Thousand New y una memoria USB de 1GB insertada (¡entre otras cosas!). El único inconveniente del wl520gu es que necesita usar 2.4 con él, ya que el controlador inalámbrico por debajo de 2.6 no funciona bien (AFAIK). Asus WL500 (no estoy seguro de cuál: ¿Deluxe? ¿Premium?) Tiene dos puertos USB, 32 MB de memoria y 8 MB de flash, pero son más caros.

    @andrew: ¡Gracias! * tre * grave scii.

    @vic: No seas un lanzador solo porque no cumple con tus estándares anales. Se procesa, lo calibra con la guata letal y, lo que es más importante, le da una indicación útil del uso poderoso a lo largo del tiempo.

    @John, gracias por el esfuerzo de editar esto. Muchos de nosotros, los espectadores, realmente lo apreciamos (¡incluso si no solemos decir mucho!).

  • Steve Shockley dice:

    @andrew, gracias por la advertencia, no pensé en eso, pero tiene sentido. He notado que los sensores de corriente con efectos de halo de bucle abierto tienen un precio razonable y no tienen por qué tener el mismo peligro que un transformador, ¿hay algún inconveniente (aparte de tener que interrumpir el circuito para instalarlo)?

  • Juan dice:

    @robocat - ¡gracias! sí, tengo el mismo problema molesto con el enrutador de la computadora que requiere 2.4 para que funcione la conexión inalámbrica: / lo tengo por un tiempo, así que creo que definitivamente me gustaría tener uno con un puerto USB host, eso sería muy útil.

    @vic - Mi forma aproximada de estimar la potencia fue usar empíricamente un vatio letal con un factor de escala que mapearía el valor pico medido en el ADC a vatios. Porque las cosas que me preocupan de comprobar los resultados eran razonables. Gracias a esta publicación tuve algunos intercambios de correos electrónicos con personas amigables que realmente saben de lo que están hablando; Podría tener algunas ideas adicionales para que esto sea más preciso para varias cargas. Me pregunto si la gente piensa que es posible medir la potencia compensando un factor de potencia y nada simplemente usando TC en la red. Me pregunto cómo lo hace http://www.theenergydetective.com/index.html. -Juan

  • du dice:

    Visto un tipo de truco antes; la parte más interesante es el uso del arduino (que yo apruebo mucho).

    Esto es más barato (debido al escudo eth y wrt) pero no le permite usar sus propios servidores:
    http://www.instructables.com/id/real_time_web_based_household_power_usage_monitor/

    Este está justo encima de la parte superior.
    http://www.kondra.com/circuit/circuit.html (no hay demasiada información aquí, visto en /. circa 2005)

    En cuanto a facilitar esto en el lado del software, ¿puede crear un integrador con fugas en un espacio analógico y simplemente probar el resultado de eso? Si hace que el período de filtrado sea lo suficientemente largo (más de 1/60 de segundo), hará su promedio RMS para usted, asumiendo que la salida de CT está corregida.

    Su otra opción es integrar realmente un programa (que sería lo mismo que el filtrado anterior, excepto para requerir bucles de CPU).

    Creo que es seguro asumir que su voltaje de línea será de 230 V, trifásico dentro de ~ 3% (cuando el mío varía fuera de ese rango, la compañía eléctrica me enoja)

  • Rado dice:

    @Johano:
    "Estoy interesado en saber si la gente piensa que es posible medir la potencia compensando un factor de potencia y nada simplemente usando TC en la red".

    No es posible usar solo CT, con CT solo puede medir el flujo. Si también mide el voltaje, todo lo anterior es posible.

  • Roma D dice:

    @Johano.

    🙂 No se puede calcular nada sin conocer al mismo tiempo el estrés y el poder momentáneos. Vic trató de explicar eso. El factor de potencia es una relación de fase de voltaje a potencia. La mayoría de las veces, el factor de potencia será bastante bajo, alrededor del 75-95%. Es poco probable que alguna vez encuentre un factor de potencia del 100%, la capacidad en las líneas eléctricas se pierde y también están involucradas muchas otras fuerzas. La dinámica del poder en un hogar típico es mucho más de lo que la mayoría de la gente cree. Dependiendo de dónde viva en los Estados Unidos. Su voltaje puede oscilar entre 20 y 30 V. Eso es mucha tensión que no debe tenerse en cuenta en los cálculos. También quería señalar para asegurarme de que tenga el CT indicado en la dirección correcta. De lo contrario, una corriente en una de las líneas entrantes que su medida restará de la otra.

    -Roma D

  • Juan dice:

    @roman d - curiosamente, ¿a qué te refieres con "correcto", esta imagen se ve bien?
    http://jarv.org/power/pwr_arduino.png.

    Según los datos que recopilo, parece correcto, pero todavía no tengo diferentes tipos de cargas con diferentes factores de potencia. De acuerdo con los comentarios hasta ahora, supongo que el detector de potencia tiene los mismos problemas a menos que haya algo de magia en su diseño que no entiendo 🙂

  • romano dice:

    Debe haber un punto rojo en un lado del CT, pero lo principal es que solo desea asegurarse de que la polaridad coincida con sus resultados. Los he visto mal etiquetados en una fábrica, rara vez, pero eso sucede. Simplemente coloque un voltímetro en los TC y asegúrese de que su tierra esté realmente conectada a tierra y no al revés. No lo sé por la imagen y no veo el esquema de cómo lo tienes conectado a tu convertidor A / D, pero como dije básicamente, asegúrate de que tu polaridad sea la correcta.

    Teniendo en cuenta el factor de potencia 🙂 es magia que sucede al revés, pero no es nada tan mágico solo una cuestión de recopilar los datos y hacer los cálculos auxiliares. Nuestro sistema considera factores de voltaje y fase. Aunque generalmente una casa es una alimentación monofásica, en los grandes complejos de apartamentos y en los de gran altura, a veces se usa energía trifásica unidireccional. Ahí se pone desordenado. Su voltaje entre fases es de 208 V, no de 240 V, por lo que debe contar con esa diferencia. Además, como Vic mencionó, la parte más crítica del sistema es el calibrador. : D Mantener una carga estable de 200Amp para que pueda calibrar no es una tarea fácil. También hay que recordar que existen dos tipos de cargas, capacitivas y resilientes.

    -Romano

  • robocat dice:

    @tw - gracias por los enlaces. Usar una abrazadera de CA barata es una muy buena idea. ¡Me encanta el exceso del segundo!

    Supongo que sería muy fácil agregar una medición de voltaje, con un transformador bajado insertado en cualquier toma de corriente (transformador para aislamiento de la red: la corriente alterna de respaldo debería ser buena; intente elegir una toma en un circuito de baja carga; si tiene más de una fase, entonces asuma que el desequilibrio de voltaje entre fases es insignificante).

    Use el arduino para encontrar la fase de voltaje detectando una transición cero de -ve a + ve (¿tal vez necesite un filtro RC para eliminar el ruido?).

    También puede medir el voltaje si usa el ADC para medir la lectura de bajo voltaje (es posible que necesite un divisor de voltaje según el voltaje de salida de un transformador). Calibre los pasos de voltaje de voltaje contra un voltaje eléctrico leído con un multímetro.

  • Juan dice:

    @tw: Creo que será malo intentar medir el voltaje también y ver qué puedo hacer para obtener una medición más precisa. Estoy seguro de que tengo un transformador adicional y no creo que sea difícil colocarlo junto a mi caja eléctrica.

    @roman: gracias por su comprensión sobre Energy Detective, parece que tiene un gran producto. Creo que mi próximo paso para este proyecto será ver si puedo incorporar medidas de voltaje y continuar usando el asesino como calibrador.

  • Juan dice:

    Para todos los interesados, también he agregado información sobre la precisión.
    pasar por algunas pruebas para ver qué tan precisa la
    El sistema es para diferentes dispositivos con diferente potencia.
    factores.

    http://jarv.org/pwrmon.shtml#accuracy

  • Trystan dice:

    Hola John

    Acabo de encontrarme con su proyecto de control de energía. ¡Gran trabajo! ¡El gráfico en línea es como!

    Trabajé en lo mismo con un transformador de corriente y un arduino. Creo que pude haber rodeado este problema al no medir el voltaje. Obtengo buenos resultados "sintetizando" la forma de onda de voltaje infiriéndola de la forma de onda actual.

    Pongo todos los detalles arriba:
    http://openenergymonitor.org/emon/node/28

    Todavía no he hecho conexiones a Internet, pero pronto, ¡tu trabajo definitivamente me ayudará!

  • Monitor de potencia dice:

    Esa es una forma de hacerlo. Las pantallas de inicio son más baratas con el tiempo. el TED es una opción más cara considerando cuánto tiempo ha existido.

  • Gopal dice:

    Gracias por el resumen completo. Gran referencia. Mi objetivo es crear una copia adecuada.
    ¿Hay formas más eficientes de atacar las principales líneas eléctricas entrantes del MCB?
    ¿Conoces alguna opción?
    Gracias
    Gopal

  • mainemoose77 dice:

    Si usa dos abrazaderas con efecto de halo en los sensores de corriente (un dispositivo de 4 cables) y los excita con un voltaje alterno de énfasis, entonces la energía cae como voltaje directo en dos de los cables. La resolución se puede mejorar con un amplificador controlado por computadora.

Miguel Vidal
Miguel Vidal

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