Hosted by OSOS , contributed by hdiamant on 24 June 2019
Έξυπνη συσκευή που μετρά την κατανάλωση ενέργειας σε πραγματικό χρόνο στο σπίτι...
Ένα project των μαθητών του Γέννειου Γυμνασίου Πάτμου, το οποίο υλοποιήθηκε στα πλαίσια του προγράμματος STEMpowering Youth με τη χρήση arduino.
Για την κατασκευή συνεργάστηκαν οι μαθητές Γιάννη Γαμπιεράκη και Κωνσταντίνο Κολιγκιώνη υπό την καθοδήγηση του εκπαιδευτικού κ. Θεοχάρη Διαμαντίδη.
Feel
Έξυπνη συσκευή που μετρά την κατανάλωση ενέργειας σε πραγματικό χρόνο στο σπίτι...
Το σπίτι μας είναι γεμάτο ηλεκτρικές συσκευές που άλλες λειτουργούν συνέχεια ή σε διαστήματα (πχ ψυγείο, ηλεκτρικό καλοριφέρ), άλλες μόνο για ένα διάστημα (πχ πλυντήριο ρούχων) και άλλες μερικές φορές μπαίνουν σε stand by mode (πχ τηλεόραση, playstation). Όλες αυτές οι ηλεκτρικές συσκευές καταναλώνουν ενέργεια, που στο τέλος την νιώθουμε όταν έρχεται ο λογαρισμός της ΔΕΗ.
Καθώς και οι δύο μας είμαστε μαθητές της Γ Γυμνασίου, στη Φυσική μάθαμε για την τάση και την ένταση του ρεύματος ενώ με μια μικρή έρευνα βρήκαμε τη σχέση ενέργειας που καταναλώνει μια συσκευή με τη τάση και την ένταση του ρεύματος που την τροφοδοτούμε. Επίσης ενημερωθήκαμε για την Kwh και τον τρόπο υπολογισμού της καθώς και το πόσο την χρεώνει ο πάροχος ηλεκτρικής ενέργειας.
Σκεφτήκαμε λοιπόν να υλοποιήσουμε μια συσκευή που να μετρά την ένταση του ρεύματος που διαρρέει μια ηλεκτρική συσκευή και από εκεί να μπορούμε να υπολογίσουμε την ενέργεια σε Watt και την κατανάλωσή της σε Kwh. Έτσι την επόμενη φορά που θα γκρίνιαζε κάποιος στο σπίτι γιατί αφήνουμε φώτα ανοικτά ή το Playstation ανοικτό σε stand by mode θα ξέραμε να απαντήσουμε πόσο αυτό μας στοιχίζει..
Imagine
Τι καλύτερο από μια συσκευή που μετρά την κατανάλωση ενέργειας σε πραγματικό χρόνο στο σπίτι...
Στην Φυσική της Γ Γυμνασίου μάθαμαι ότι αν γνωρίζουμε την τάση V και την ένταση Α που διαρρέει μια ηλεκτρική συσκευή μπορούμε να υπολογίσουμε την κατανάλωσή της σε W και σε Kwh. Έπρεπε λοιπόν να μπορέσουμε να μετρήσουμε σε πραγματικό χρόνο την τάση και την ένταση του ρεύματος. Όμως για να μετρήσουμε την τάση του ρεύματος θα έπρεπε να είχαμε ένα όργανο σε σειρά με τη συσκευή που σημαίνει θα έπρεπε να παρέμβουμε στο καλώδιο ή στην πρίζα... ενέργεια μάλλον όχι για την ηλικία μας. Επίσης δεν θα ήταν πρακτικό αν θέλαμε η κατασκευή μας να μεταφέρεται από τη μια συσκευή στην άλλη. Εξάλλου αυτό που μάθαμε ήταν οτι όλες οι συσκευές στην Ελλάδα λειτουργούν σε 220V με μια μικρή απόκλιση που είναι σχεδόν σταθερή. Οπότε θεωρήσαμε καταρχήν ότι όλες οι συσκευές λειτουργούν με τάση 220V. H μεταβλητή που θα έπρεπε πλέον να μετρήσουμε είναι η ένταση του ρεύματος. Ευτυχώς εδώ υπάρχουν αισθητήρες που συνδέονται με το arduino και μπορούν να μετρήσουν την ένταση του ρεύματος χωρίς να κινδυνεύουμε να γίνουμε "ψητοί" από το ρεύμα που θα μας χτυπήσει!!!
Τέλος, θα έπρεπε να μπορούμε να υλοποιήσουμε αυτήν την κατασκευή με arduino και να μπορούμε σε πραγματικό χρόνο να βλέπουμε την ένταση και την κατανάλωση σε ενέργεια της συσκευής μας.
Create
Κατασκευή
Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή ήταν:
arduino
1 οθόνη LCD
1 μετρητής έντασης ρεύματος max 30A
1 breadboard
καλώδια, αντιστάσεις, 9V μπαταρία
πλαστικό κουτί για να φιλοξενήσει το arduino
Ο προγραμματισμός του arduino έγινε σε περιβάλλον arduino IDE και βασίστηκε στα προγράμματα που μάθαμε στο πρόγραμμα STEMpowering Youth. Αυτό που χρειάστηκε να προμηθευτούμε ήταν ένα μετρητή της έντασης του ρεύματος, ο οποίος είναι ασφαλής καθώς απλός κουμπώνει γύρω από το καλώδιο της ηλεκτρικής συσκευής που θέλουμε να μετρήσουμε την κατανάλωση.
Για την κατασκευή της συσκευής χρησιμοποιήσαμε ένα πλαστικό κουτί όπου στερεώσαμε την οθόνη και μέσα από μια τρύπα βγάλαμε το καλώδιο του αισθητήρα της έντασης του ρεύματος. Χρησιμοποιώντας την κατάλληλη βιβλιοθήκη οι τιμές που μετρούσε ο αισθητήρας έντασης μετατρέπονταν σε Α και στη συνέχεια με τις κατάλληλες συναρτήσεις μπορούσαμε να υπολογίσουμε την ενέργεια που κατανάλωνε η συσκευή (P(W) = I * V ) καθώς και τις Kwh σε ετήσια βάση, αν δηλαδή δούλευε όλο το χρόνο. Αυτές οι τιμές παρουσιάζονταν σε πραγματικό χρόνο στην οθόνη της κατασκευής.
πχ το inventer aircondition της αίθουσας Η/Υ (1070 W)
πχ ο projector (95W)
πχ.. μια λάμπα στο σπίτι (40W)
Λειτουργία κατασκευής
Η λειτουργία της συσκευής είναι πολύ απλή. Συνδέουμε το arduino με την παροχή της μπαταρίας και το θέτουμε σε λειτουργία. Στη συνέχεια περνάμε το "δαχτυλίδι"-αισθητήρα της έντασης του ρεύματος γύρο από το καλώδιο της ηλεκτρικής συσκευής που θέλουμε να μετρήσουμε και σε πραγματικό χρόνο βλέπουμε στην οθόνη την ένταση του ρεύματος, την κατανάλωση σε W καθώς και την ετήσια κατανάλωση σε Κwh.
Επέκταση κατασκευής
Επίσης σκεφτήκαμε ότι αν συνδέαμε το arduino με μία προέκταση bluetooth ή αν αντί για arduino είχαμε μια αντίστοιχη πλακέτα με ενσωματωμένο wifi θα μπορούσαμε να έχουμε τις πληροφορίες στο κινητό μας.