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Mesure d'énergie d'une installation monophasée
Version pour l'installation solaire qui se trouve sur le toit !
zf200607.1211
Profilage de fuites mémoire sur IoT avec Lua https://docs.google.com/document/d/1H96RfhmMhTz6i1bq8uWTP3cOSOQD-78dgeGNKpzsJRg/edit?usp=sharing
ATTENTION:
Ce README est parti d'un autre projet similaire, donc pas tout juste pour ce projet
Table of Contents
Petit projet pour mesurer la puissance d'un appareil électrique à partir de la mesure du courant avec un petit transformateur de courant qui se clips sur un conducteur avec un NodeMCU en LUA, et l'afficher sur Grafana avec une DB InfluxDB. Comme par exemple la production électrique d'une installation solaire photovoltaïque monophasée.
ATTENTION, dans ce projet, on ne tient pas compte du déphasage entre la tension et le courant (cos phy) !
Petit transformateur de mesure du courant avec un rapport de 1/800 avec l'épissure pour la boucle de mesure de courant !
C'est mon NodeMCU de banc tests, il y a un pont diviseur pour faire une masse fictive à +0.5V qui permet de mesurer les alternances négatives du courant et la résistance convertisseur de courant de la mesure en tension (U=R*I).
On voit ici l'image du courant d'un foehn (450W) en petite vitesse. On voit bien que la partie négative de l'alternance est effacée. C'est à cause de la mise ne série d'une diode avec le corps de chauffe du foehn, c'est un moyen très simple de diminuer le puissance.
On voit ici l'image du courant d'un foehn (450W) en grande vitesse. L'alternance est bien complète ici. On voit aussi qu'elle se trouve dans la plage des 1V du convertisseur ADC du NodeMCU grâce à l'astuce de la masse fictive de 0.5V.
Vue globale de mon installation solaire, pour l'instant posée sur le sol, de 2x panneaux de 280W :-)
Vue des deux onduleurs (un par panneau) qui injectent directement l'énergie produite dans le réseau électrique 220V de la maison.
On peut voir ici, avec ce projet assez complet, toutes les possibilités offertes de la programmation des NodeMCU en LUA, en mode événementiel.
Choses qui ne seraient pas possible si on l'avait fait en C++ (mode Arduino), comme par exemple:
- serveur WEB Active Server Pages ZYX, permet de faire des pages HTML dynamiques avec du code LUA in line. Les pages HTML sont sauve dans la FLASH du NodeMCU
- serveur WEB service pour le HUB concentrateur de mesures de différents NodeMCU (API GET)
- serveur WEB pour l'affichage de la consommation électrique
- serveur WEB pour l'IDE, modification du code source en remote directement depuis une page WEB, pas besoin d'IDE
- crontab, horloge pour les mesures
- serveur TELNET, utilisation de la console en remote pour le dépannage
Toutes les fonctions sont bien séparées dans des scripts, cela complexifie le projet mais ce qui facilite la portabilité entre les projets et aussi sa mise au point.
Astuces de mesures de la puissance
Dans ce projet il y a 1x NodeMCU qui mesure la production électrique de mon installation solaire PV. On mesure le courant injecté dans le réseau électrique de la maison avec un petit transformateur de courant clipsé sur la phase du smart inverter.
Schéma
Le petit transfo de courant a un rapport de 25mA à 20A, soit 0.025/20=0.00125 soit encore 1/800.
Une masse virtuelle de 0.5V est constituée avec le pont des résistances R2/R1, cela permet de remonter la tension alternative de la mesure de courant.
La résistance R3 est utilisée pour la conversion courant/tension du transfo de courant.
Pour une charge maximale de 600W, la résistance R3 est de 100R, et pour 1'200W elle est de 56R.
Astuces
- Comme le convertisseur ADC du NodeMCU ne peut mesurer que des valeurs positives comprises entre 0V et 1V, on ajoute une masse fictive au signal du transformateur de courant de 0.5V afin de remonter l'alternance négative.
Au lieu de découper la sinusoïde (50Hz) en 100 parties, c'est à dire toutes les 0.2ms (5'000x /s), pour en faire l'intégrale. On lit l'ADC toutes les 11ms (seulement 91x /s) donc beaucoup plus lentement. - Comme la sinusoïde fait 20ms et est répétitive, on balaye (par décalage) statistiquement la sinusoïde.
- On redresse l'alternance par rapport à la masse fictive (env 0.5V), ce qui nous permet d'estimer une valeur RMS du courant quelque soit sa forme et on la moyenne sur une période de 2.1 secondes.
- Les mesures min et max ne sont là juste que pour vérifier que nous sommes bien dans la plage de mesure avec le choix de la résistance de conversion du transformateur de courant.
- Le calcul de la puissance mesurée est très simpliste, un simple
P=U*I. On ne tient donc pas compte ici ducos(phy)qui pourrait varier en fonction des charges inductives dans la maison !
Installation
Il faut flasher le NodeMCU avec ce firmware:
Avec ces modules:
adc ds18b20 file gpio http i2c mdns mqtt net
node ow pcm rtctime sntp spi tmr uart wifi ws2812
Utilisation
Distribution des rôles de NodeMCU
Comme la mesure de production électrique est faite avec 1x NodeMCU, il y a donc 1x fichier de secrets. C'est dans ce fichier de secrets qu'il y a l'information de l'adresse IP de la base de donnée InfluxDB !
secrets_energy.lua
ATTENTION, readme pas encore terminé, il faut encore modifier le readme depuis ici ! zf190922.1740
Affichage des températures en local sur le NodeMCU
On peut lire la température directement sur le NodeMCU au moyen de cet url (il faut modifier l'adresse IP du NodeMCU en question):
nodemcu 28 int, http://192.168.0.171/disp_temp.html
nodemcu 29 sud, http://192.168.0.180/disp_temp.html
nodemcu 30 nord, http://192.168.0.105/disp_temp.html
Affichage du petit serveur web du NodeMCU_Lua
Chaque NodeMCU a son propre serveur WEB, on peut l'accéder simplement depuis son adresse IP:
nodemcu 28 int, http://192.168.0.171
nodemcu 29 sud, http://192.168.0.180
nodemcu 30 nord, http://192.168.0.105
Modification du code source du NodeMCU en remote
Très pratique pour le debug, on peut directement modifier le code source Lua du NodeMCU en remote avec cet url:
nodemcu 28 int, http://192.168.0.171:88
nodemcu 29 sud, http://192.168.0.180:88
nodemcu 30 sord, http://192.168.0.105:88
Utilisation de la console du NodeMCU en remote
Très pratique pour le debug, on peut accéder à la console du NodeMCU en remote avec telnet:
nodemcu 28 int, telnet -rN 192.168.0.171
nodemcu 29 sud, telnet -rN 192.168.0.180
nodemcu 30 nord, telnet -rN 192.168.0.105
Visualisation sur ThingSpeak
La totale en détail https://thingspeak.com/channels/817940
Seulement la corrélation entre les trois température https://thingspeak.com/apps/plugins/300559
pense bête:
file.open("hello.lua","w+")
file.writeline([[print("hello nodemcu")]])
file.writeline([[print(node.heap())]])
file.close()