Afficher la consommation electrique d'un batiment

[clempar55]

Bonjour à tous

Je suis cette année en terminale S et pour mes PPE je dois (avec mon groupe) créer un panneau afficheur qui indique la consommation électrique instantanée du lycée (ou à défaut d'un seul bâtiment du lycée). Cette valeur devra être affichée sous forme de bargraphe à DEL, et le panneau est destiné à être affiché à l'entrée du lycée (donc pas trop petit) pour sensibiliser les élèves à la consommation d'énergie.

J'ai déjà plusieurs pistes de recherche mais il me reste quelques problèmes, merci donc à ceux qui pourront m'aider à progresser.
Premièrement pour capter la consommation instantanée je pense utiliser une pince ampèremétrique de ce type, qui sort une tension alternative d'un volt environ de valeur efficace proportionnelle à l'intensité passant dans le cable passant dans la pince.

Premier problème, cette pince doit etre positionnée dans le transformateur EDF alimentant le lycée ou à défaut dans une "armoire electrique" ( je ne connais pas le terme exact) alimentant un batiment, ce qui est donc assez loin du lieu où l'on souhaite afficher le bargraphe (dans les 50m au moins). Comment alors transmettre le signal à l'afficheur ? Si je ne me trompe pas il risque d'y avoir des pertes si on tire 2 cables de 50m . Faut-il numériser le signal ? Le transmettre par radio ? (j'aimerai éviter pour des raisons de complexité)

Le second problème est l'affichage lui-même. Si j'arrive à obtenir près de l'afficheur un signal continu proportionnel à l'intensité mesurée(donc si le problème précedent est résolu ), je pensais utiliser un LM3914, comme ceci. Je pense arriver à me débrouiller sans trop de problèmes avec ce circuit. Mais dans le cas où il faudrait transmettre le signal sous une autre forme ( numérisée par exemple) je pense pouvoir me débrouiller avec un microcontroleur, même si j'aimerai éviter, surtout si il faut multiplexer les sorties pour un grand nombre de "points" à mon bargraphe ( on n'a pas ce problème avec le LM3914 car on peut en mettre plusieurs en cascade comme cela).

Quelles seraient les meilleurs solutions à ces deux problèmes ?
Si vous avez d'autres solutions plus simples ou plus rapides à mettre en place, n'hésitez pas.

Merci à ceux qui ont prix la peine de lire jusqu'au bout
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[DAUDET78]

La mesure du courant ne donne pas la consommation de puissance active. Il faut introduire la notion de cos(phi) en mesurant aussi la tension.

PS: pour mesurer le courant, il y a des capteurs à effet Hall

[clempar55]

Je sais que pour être rigoureux il faut tenir compte du cos phi mais ici il ne s'agit pas d'afficher la valeur exacte de la consommation mais de la représenter au travers d'un bargraphe pour que l'élève lambda puisse voir du premier coup d'œil si le lycée consomme peu ( bargraphe bas et dans le vert) ou trop ( dans le rouge et élevé). Si on considère que le cos phi ne varie pas trop pendant la journée (surement pas tout à fait vrai mais bon ... ), la consommation réelle doit etre proportionnelle à la consommation sans tenir compte du cos phi, et cette proportionnalité est conservée dans l'affichage du bargraphe.

Sinon pour les capteurs à effet Hall, tu penses aux pinces ampèremètriques à effet Hall ( ou même principe) ? Parce que si c'est le cas ils m'ont l'air plus chèrs ( on n'a pas un budget illimité ) et ils sont surtout utiles en courant continu non ? Or ici la tension EDF est alternative.

Merci de t'interesser à mon cas

[DAUDET78]

Il y en a en AC et en DC jusque 100A http://www.electronique-mag.com/article216.html

[A voir en vidéo sur Futura]

[RicounetZap]

Bonjour,
Votre lycée est surement équipé d'un compteur. Peut être est il possible de récupérer la puissance instantanée à partir de la sortie téléinformation ?
Il suffit de lire cette information depuis un micro controleur, puis connaissant la consommation maximum souscrite, il suffit de faire un simple rapport pour faire varier un bargraph
Bon courage

[PA5CAL]

Bonjour

Je pense que l'idée de RicounetZap est bonne.

L'établissement doit nécessairement avoir un compteur électrique, sur lequel on peut récupérer l'information de consommation de puissance instantanée.

La récupération de cette information devra se faire d'une manière adaptée, différente selon le type (et l'ancienneté) du compteur (rotation d'un disque, clignotement d'un néon, transmission de trames informatiques...).

Selon la configuration de l'installation, l'information recherchée pourrait être répartie sur plusieurs compteurs. Si l'établissement est de grande importance, il est très probable que son alimentation soit réalisée par une ligne triphasée. Il pourrait y avoir un compteur général, ou bien plusieurs compteurs répartis sur les phases, voire sur différents bâtiments.


Une fois l'information récupérée, il faut la mettre en forme et la transmettre à l'afficheur. La distance, la configuration des lieux, le niveau technique et le budget du projet vont probablement imposer l'une des solutions possibles :
- transmission filaire sur ligne dédiée (type téléphone)
- transmission filaire par courant porteur sur le fil secteur
- transmission radio dédiée (émetteur/récepteur, type modules Aurel)
- réseau informatique radio (Wifi...)
- réseau informatique filaire dédié (Ethernet)
- réseau informatique filaire par courant porteur sur le fil secteur (CPL)
...


Donc pour commencer, il faudrait connaître précisément la situation :
- combien y a-t-il de compteurs électriques ?
- de quel type sont-ils ?
- à quel distance sont-ils de l'afficheur ?
- pour chacun, quels moyens parmi ceux cités plus haut sont envisageables et faciles à mettre en place ?

[louloute/Qc]

Je pense que la pince ampérométrique va être plus facile à implanter, de plus, comme son nom l’indique c’est un compteur, il donne donc sur demande le nombre d’ampère-heure accumulé et non une mesure instantanée, si en plus d’avoir à trouver le codage utilisé par l’EDF notre ami a à faire une différence toutes les minutes, et l’afficher sur un bar graphe après traitement informatique, son affaire va ressemble à une usine à gaz.

Un effet Hall ou un simple tore avec le fil de sortie du 230V au travers, un pont de diodes pour donner une image DC du courant AC, le mieux ensuite est de transmettre jusqu’à l’afficheur la valeur mesurée; le mieux est sans doute par impulsion de 1 à 2ms avec un bon vieux 555, ça permet au bout de mettre un simple servo-moteur de modélisme couplé à une aiguille.

Pour ce qui est des scrupules cosinusphiesques de Daudet - que je salue ainsi que tout le monde-, je pense qu’une école consomme en lumière plus qu’en ascenseur, donc on peut prendre le courant comme valeur proportionnelle à le puissance.

[DAUDET78]

je pense qu’une école consomme en lumière plus qu’en ascenseur,

Ben justement:
1/ les fluos (non équilibrés), c'est pas jojo.
2/ les lampes speudo-écolos ..... idem !
3/ les lampes sodium ou à arc ... idem !

[clempar55]

En effet la sortie téléinformation est aussi une solution mais elle n'est présente que sur les compteurs électroniques et je ne sais pas si le lycée en est équipé.
En plus de ça il est bien possible qu'il y aient plusieurs compteurs car en plus des bâtiments de cours on a un bâtiment "atellier" comprenant de nombreuses machines outils (usinage, etc... ) fonctionnant en triphasé. Il faut donc que je me renseigne sur la nature et le nombre des compteurs. Petite question au passage: comment faire pour relever la consommation sur un compteur "mécanique" à disque tournant ? Il faut un capteur optique pour détecter le passage de la marque plus foncée ?

Pour louloute/Qc: "ça permet au bout de mettre un simple servo-moteur de modélisme couplé à une aiguille". Le problème est qu'on ne cherche pas à faire un Vu mètre à aiguille mais un affichage à leds ( je vais essayer de faire un shéma de ce qu'on espère obtenir à la fin). Y a-t-il un moyen de réutiliser tout de même le principe du 555 pour cela? Car c'est un circuit que je pense maitriser.

Et enfin PA5CAL quand tu parles de liaison de type téléphonique c'est à dire en transmettant les informations en faisant varier une fréquence ? C'est vrai que ça parait moins sensible aux interférences et aux chutes de tensions que du continu. Je vais chercher également dans ce sens.

Merci à vous pour vos nombreuses réponses. Je reviens dès que j'ai plus d'infos sur les compteurs.

[PA5CAL]

Petite question au passage: comment faire pour relever la consommation sur un compteur "mécanique" à disque tournant ? Il faut un capteur optique pour détecter le passage de la marque plus foncée ?

Exactement. Le temps entre deux passages de la marque foncée (index) donne la puissance consommée.

Si E est l'énergie correspondant à un tour de disque (généralement 1 W.h, soit 3600 J) et T le temps entre deux passages de l'index, alors la puissance consommée est :

P = E/T

(par exemple, pour E=3600 J et T=3 s, on a P=1200 W)

Et enfin PA5CAL quand tu parles de liaison de type téléphonique c'est à dire en transmettant les informations en faisant varier une fréquence ?

Tous les types de modulation sont envisageables : PWM, modulation de fréquence, modulation de phase, ...

On peut transmettre de cette manière une grandeur analogique, ou une information numérique (modem téléphonique standard).

On peut aussi transmettre une information numérique sans modulation (RS232 à 9600 b/s sur 150 m ou à 2400 b/s sur 900 m, RS422 à 100 kb/s sur 1200 m)

On peut également se contenter d'envoyer directement (sans modulation, avec une boucle de courant par exemple) le top de consommation issu du compteur (flash de la led du compteur numérique, passage de l'index du disque tournant).

[clempar55]

Bonjour

Me revoilà avec les informations prévues. Le lycée a donc un unique compteur électrique, placé à côté du transformateur EDF, soit à une petite quarantaine de mètres de l'endroit où sera affiché la consommation.

D'après ce que j'en ai vu, le compteur est de type électronique mais ne comporte pas de sortie téléinformation . Le courant passant dans chaque phase ( l'alimentation est bien sur en triphasé) peut varier de 100 à 600 A, voire peut-être un peu plus durant certains pics. Il y a déjà, dans l'armoire electrique (impressionnante d'ailleurs) sur chaque phase un capteur de courant (meme principe qu'une pince ampèremétrique) mais je n'ai pas sa référence (et je ne sais donc pas si il sort un courant ou une tension, ni dans quel rapport comparé au courant mesuré).

Sinon j'ai vu sur le compteur EDF une led clignoter à intervalle régulier sous laquelle était affiché "Wh". J'ai supposé qu'elle émettait une impulsion pour chaque Wh consommé mais ca ne colle pas avec la consommation affichée par des vumètres sur l'armoire électrique. Ils affichaient 200A pour chaque phase donc si je fais le calcul la puissance instantanée, P=UI*racine(3)=400*200*1,73=13 8 kW . Si le voyant clignotait à chaque Wh consommé , sa période serait de T=3600/138x10^3= 0.026s Soit 26 ms (en sachant qu'1Wh=3600J) Indiquez moi si le calcul est faux, mais le voyant était loin de clignoter à cette vitesse, le temps entre deux impulsions était de l'ordre de la seconde ( entre 0.5 et 2s peut-être, je ne sais plus trop). Pensez-vous que ce voyant indique tout de même la consommation ? Il faudrait alors trouver le rapport Wh/fréquence . ( Si cela peut aider à coté il y avait un autre voyant désigné par VAR ou VARh, surement pour l'énergie réactive, qui clignottait beaucoup moins vite)

Mes deux pistes sont donc le voyant et les capteurs de courant en place (dont il faudrait alors la référence). Laquelle vous parait la meilleure ?

D'autre part vu la distance et la disposition des lieux une liaison par câble avec l'afficheur me parait la meilleure (pas de radio donc). Quelle est la façon la plus simple de transmettre l'information pour chaque piste? Comme le disait PA5CAL, envoyer directement une impulsion à chaque flash me parait bien pour la led, mais si on devait utiliser les capteurs de courant, faudrait-il mieux numériser l'information avant de la transmettre ou rester en analogique ?

Merci beaucoup

[clempar55]

Désolé pour le second post mais je n'ai pas trouvé comment éditer le message précédant. J'ai écrit un peu vite ce message et entre temps j'ai pu trouver une image puis le nom du compteur utilisé au lycée. Voici l'image. On remarque que sur la led de la consommation il y a un capteur optique donc ça doit être possible de la récupérer. J'essaye de trouver une documentation pour connaitre la fréquence de clignotement mais pour le moment je sèche. Il s'agirait d'un compteur "trimaran 2", et apparemment, contrairement à ce que j'ai dit plus haut, il possèderait une sortie téléinfo mais cachée sous un panneau possédant un plomb, donc non ouvrable sans action d'EDF.

Si quelqu'un a une idée pour trouver une documentation technique sur ce compteur, je suis prenneur.

[PA5CAL]

Bonsoir

La doc du compteur Trimaran 2 se trouve par ici (PDF - 212Ko).

Il y est indiqué que les 3 leds vertes clignotent au rythme des opérations de mesure (ce qui ne nous intéresse pas), mais que les 2 leds jaunes clignotent en fonction de la consommation (et ça c'est ce qu'on recherche). La led jaune de gauche représente la puissance active et clignote à raison d'un flash tous les 0,1 Wh (sous 230V), et la led jaune de droite représente la puissance réactive et clignote à raison d'un flash tous les 0,1 Varh (sous 230V).


En revanche, ce modèle de compteur n'est dimensionné que pour un courant nominal de 1 ou 5 A. Ça ne cadre pas avec les centaines d'ampères que tu indiques, et qui me paraissent pourtant correspondre à la consommation normale d'une école.

Donc si le compteur est bien du modèle indiqué, et qu'il mesure bien la consommation de l'école, alors il devrait selon toute vraisemblance être branché après des transformateurs de courant (pour en abaisser la valeur). Peut-être que ce sont les capteurs que tu nous as décrits.

Le calcul de la consommation doit tenir compte du rapport de ces transformateurs. Si par exemple le rapport est de 1/200, alors la led clignotera à raison de 0,1x200=20 Wh par flash (ce n'est qu'un exemple, hein).

[clempar55]

En revanche, ce modèle de compteur n'est dimensionné que pour un courant nominal de 1 ou 5 A. Ça ne cadre pas avec les centaines d'ampères que tu indiques, et qui me paraissent pourtant correspondre à la consommation normale d'une école.

Donc si le compteur est bien du modèle indiqué, et qu'il mesure bien la consommation de l'école, alors il devrait selon toute vraisemblance être branché après des transformateurs de courant (pour en abaisser la valeur). Peut-être que ce sont les capteurs que tu nous as décrits.

D'après la photo du PDF et certaines caractéristiques données, je confirme qu'il s'agit de ce type de compteur. Il s'agit également bien du compteur qui mesure la consommation du lycée, selon les dires d'un agent du lycée s'occupant de l'électricité.

Par contre il est bien possible en effet que le compteur ne mesure que le courant donné par les transformateurs de courant. Après coup ça parait même plus logique car il était situé plutôt à l'écart de la grosse armoire électrique. Si c'est bien le cas alors EDF ne tolèrera surement pas qu'on touche aux transformateurs de courant, car sinon on pourrait aussi faire "économiser" (intentionnellement ou non) des sous sur la facture EDF

Il faut donc trouver la loi qui dicte le comportement de la led jaune, surement un bête rapport comme tu le suggère, ou bien revenir à l'idée de départ: une pince ampèremétrique + tout un attirail de calcul. Pour des raisons de simplicité je préfère la première solution . Je vais chercher des infos sur les phototransistors et je reviens dès que j'ai des infos sur le clignotement de la led (surement pas tout de suite car j'ai un bac blanc qui commence lundi).
A bientôt