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Réalisation d'une prise intelligente




  1. #1
    IUT lyon1

    Exclamation Réalisation d'une prise intelligente

    Bonjour à tous.
    J'ai un projet qui consiste à réaliser une prise intelligente c'est à dire, une prise dont la consommation en électricité peut être stoppé ou programmable par une application Android. Cette application permet aussi d'afficher sous forme de graphe la puissance et l’énergie consommée.
    J'utilise un Arduino micro (input 0-5V, entrée analogique et numérique) qui me servira à transmettre par Bluetooth la puissance moyenne que je calculerais à partir de la tension moyenne et du courant moyen issues des capteurs.
    Mais mon premier problème est que j'ai réussi à trouver un capteur courant (SENSOR CURRENT HALL 12.5A AC/DC ; ACS711ELCTR-12AB-T) qui me donne une tension proportionnelle mais j'ai pas pu trouver un capteur de tension. Je travaille sous 220V-15A.
    Pour remplacer le capteur de tension j'ai d’abord pensé à utiliser un transformateur abaisseur (220/12v) suivi d'un montage pour augmenter la valeur de l'Offset(pour éliminer la partie négative du signal (+12/-12v)) puis suivi d'un pont diviseur de tension pour obtenir (0-5V) et le donner au microcontrôleur.
    Mon deuxième problème est que comme ce signal est du 0-5V je ne peux pas calculer le V_moy total du signal et c'est pareil si j'utilisais un redresseur.
    En somme, je veux récupérer une tension et un courant qui me permettront de calculer la puissance en fonction du temps sans modifier le microcontrôleur et seulement le microcontrôleur.
    Pour ce qui est de couper le 220V j'ai un optotriac et un triac.

    Toute aide sera la bienvenu je vous remercie d’avance .

    -----


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  3. #2
    penthode

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    sauf si tu recherches une précision extrême ( ou que l'énoncé du devoir le demande ) ,
    tu peux faire l'impasse sur la tension !
    Dernière modification par penthode ; 22/09/2018 à 12h25.
    là où le mensonge prolifère, la tyrannie s'annonce ou se perpétue (Albert Camus)

  4. #3
    DAUDET78

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Citation Envoyé par IUT lyon1 Voir le message
    ..... que je calculerais à partir de la tension moyenne et du courant moyen issues des capteurs......
    Mon deuxième problème est que comme ce signal est du 0-5V je ne peux pas calculer le V_moy total du signal et c'est pareil si j'utilisais un redresseur.
    Ton projet est pourri dès le départ.
    En AC la puissance ne se calcule pas avec la tension moyenne redressée et le courant moyen redressé !
    Si le signal est sinusoïdal , il faut faire intervenir le cos(phi) et si, il est patatoïde , il faut faire intervenir le facteur de forme

    Donc, faut repenser tout ton projet. et comprendre la philosophie de la mesure de puissance active en AC
    Dernière modification par DAUDET78 ; 22/09/2018 à 12h33.
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !


  5. #4
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Je ne cherche pas une telle précision.
    Tu as quelque chose à me proposer ?

  6. #5
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    D’accord DAUDET78 mais le problème est comment puis je récupérer le mesure AC dans ce microcontrôleur ?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    DAUDET78

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Citation Envoyé par IUT lyon1 Voir le message
    Je ne cherche pas une telle précision.
    Si tu admets d'avoir entre 20 et 70% d'erreur sur ta mesure de puissance, c'est ton choix !
    Citation Envoyé par IUT lyon1 Voir le message
    mais le problème est comment puis je récupérer le mesure AC dans ce microcontrôleur ?
    Tu mets un pont diviseur résistif avec offset de manière à ramener la gamme d'entrée -400V / +400V dans la plage 0 / 5V

    L'inconvenient, c'est qu'il y a une liaison directe entre le 0V de ton µC et un fil du réseau :
    • Dans la pratique, aucune importance (vu que tu utilises la Dent Bleu pour transmettre)
    • Pour la mise au point, y a un (gros) problème ! Et il faut passer par un transfo d'isolement 1/1 pour éviter de terminer comme Claude François

    Pour info : Je pense me souvenir d'un circuit (MicroChip ? ) qui fait le vrai calcul de la puissance (pas la méthode bidon que tu pensais utiliser) et transmet le résultat sur une liaison série qu'il est facile d'opto-isoler

    PS : cherche puissance ou wattmètre sur le forum, le sujet a été traité des dizaines de fois .
    Dernière modification par DAUDET78 ; 22/09/2018 à 14h21.
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  9. #7
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Merci DAUDET78 je vais chercher la methode sur le forum et je te reviens merci

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  11. #8
    Antoane

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bonjour,

    Généralités sur la mesure de puissance AC : www.tek.com/dl/55W_28941_0_MR_Letter.pdf
    Quelques CI assurant le calcul de la puissance à partir des mesures de tension et courant : http://www.analog.com/en/parametricsearch/10577
    L'autre solution étant, comme proposé :
    - de mesurer le courant instantané et la tension instantanée (de préférence via un petit transformateur dédié, 230V/5V de quelques VA), ;
    - de numériser en continu courant et tension à "haute fréquence" (e.g. 1 à 10 kHz) et de faire en continu le calcul de la puissance instantanée (produit u*i) et de sa moyenne - qui donne la puissance active.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  12. #9
    DAUDET78

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  13. #10
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Effectivement ça serait plus simple pour moi de passer par les mesure instantané et de faire la moyenne.
    Mais dans ce qu'a j'aurai une puissance apparente S=UI.
    Pour le CAN je chercherai un 16bits
    Merci.

  14. #11
    Antoane

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bonjour,

    >Effectivement ça serait plus simple pour moi de passer par les mesure instantané et de faire la moyenne.
    Ce serait moins précis, mais pas nécessairement déraisonnablement.
    Il faut certes comprendre le fonctionnement du composant intégré utilisé et maitriser la communication avec lui, mais la mise en oeuvre d'une mesure et intégration sur µC n'est pas triviale non plus.

    > Mais dans ce qu'a j'aurai une puissance apparente S=UI.
    Non : le but est de réaliser le calcul de la moyenne de la puissance instantanée au sein du µC, ce qui revient à un calcul de puissance active.
    Il ne faut pas calculer le produit des moyennes du courant et de la tension, mais il faut calculer la moyenne du produit de la tension par le courant :
    , où représente l'opérateur "moyenne".

    > Pour le CAN je chercherai un 16bits
    C'est plutôt en contradiction avec ce que tu suggérais plus tôt :
    > Je ne cherche pas une telle précision.
    même si il faut faire entrer la dynamique dans l'équation.
    Faire un montage capable d'exploiter les 16 bits d'un ADC n'est clairement pas la même chose que de travailler avec 10 ou 12 bits.... A vue de nez, c'est environ 16² fois plus difficile
    Dernière modification par Antoane ; 22/09/2018 à 15h40.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  15. #12
    DAUDET78

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Citation Envoyé par IUT lyon1 Voir le message
    Mais dans ce qu'a j'aurai une puissance apparente S=UI.
    Que nenni !
    W = intégrale sur 20ms de [u(t)*i(t)*dt] .... C'est la définition de la puissance active
    Page 2 en bas http://public.iutenligne.net/electro...4-10.01.00.pdf
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  16. #13
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    En resumé
    ---Le capteur de courant me donnera une tension proportionnelle à chaque instant variant entre (0-5v).
    ---le transfo AC qui remplace le capteur tension me donne une des tension varant entre ( -5/+5) au fur du temps .
    Ce que je sais pas c'est comment faire pour donner tout ça à mon micro contrôleur qui a deja des entrées anologique mais acceptant que 0-5V?

  17. #14
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Merci daudet j'ai bien compris maintenant le calcule de la puissance.

  18. #15
    DAUDET78

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Citation Envoyé par IUT lyon1 Voir le message
    ---le transfo AC qui remplace le capteur tension me donne une des tension varant entre ( -5/+5) au fur du temps .
    Non, tu n'as pas bien lu :
    Citation Envoyé par Daudet
    Tu mets un pont diviseur résistif avec offset de manière à ramener la gamme d'entrée -400V / +400V dans la plage 0 / 5V :
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  19. #16
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    À oui merci beaucoup pour votre aide

  20. #17
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bonjour à tous j'ai fabriqué le pont diviseur:
    j'ai ramener le +/-230V en +/-2.5V puis j'ai utilisé un potentiomètre pour créer l'offset ainsi j'aurai une variation entre 0 et 5Vms tension.jpg .
    ça ira comme ça?
    voir pièce joint

  21. #18
    annjy

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bsr,
    avec cette solution, tu as le secteur présent sur ton montage.....
    donc un peu dangereux.....

    Je mettrais en entrée un petit transfo 230V/2V (approximativement)
    pour 2V la tension crête est de 2*1,414 = 2,8V et donc la crête-crête de 5,7 V environ.

    c'est un peu trop, mais là, on est en sécurité.
    On relie un point du transfo à la masse du circuit de mesure, et on obtient une sinusoïde qui varie entre 0 et 5,7V.

    Un peu trop. mais soit on trouve un transfo un peu plus faible, soit on en prend un classique et pas cher, et on adapte le pont diviseur au secondaire....

    Pour le reste des calculs, on échantillonne à la bonne vitesse et on met le proc qui va bien.....

    cdlt,
    JY
    Après 60 ans, lorsqu'on n'a mal nulle part, c'est qu'on est mort (Georges Wolinski)

  22. #19
    annjy

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Re,
    il existe aussi quelques trucs sur le marché....

    https://www.google.com/search?q=pris...ient=firefox-b

    cdlt,
    JY
    Après 60 ans, lorsqu'on n'a mal nulle part, c'est qu'on est mort (Georges Wolinski)

  23. #20
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bjr,
    D'accord pour le transfo mais est ce nécessaire dans mon cas d'utiliser un passe bas avant mon ADC ?

  24. #21
    Antoane

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bonjour,

    A priori, oui, toujours. Il s'agit d'un filtre anti-repliement, ou "anti-aliasing filter" en anglais. Sans lui, les composantes spectrales haute fréquence contenues dans le signal échantillonné se retrouvent dans la bande de fréquence du signal utile. Ces composantes spectrales à haute fréquences peuvent être des harmoniques du secteur (que tu ne veux pas prendre en compte car tu suppose leur impact suffisamment négligeable) ou du bruit.

    Une littérature abondante traite du sujet, je t'invite à demander à google ou assimilable de te parler de "anti-aliasing filter ADC".
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  25. #22
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bonjour
    A votre avis comment peut on tester si un transistor IGBT fz1200r16kf4 est gatté ou pas ?
    Je suis allé sur wikipedia mais j'ai pas compris le mécanisme de commutation.

  26. #23
    Antoane

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bonjour,

    Y a-t-il un rapport avec la question de départ ?
    la datasheet du module : https://www.mouser.fr/datasheet/2/19...16k4-93476.pdf
    Il s'agit d'un module contenant deux IGBT, dont les émetteurs et les grilles sont connectées. Le fait qu'il s'agisse de composants 1600 V - 1200 A est presque secondaire : il se teste comme un IGBT basse puissance.
    Tu peux ainsi :
    - vérifier, avec un ohmmètre, que la résistance entre grille et émetteur est grande : >10 MOhm
    - vérifier que les diodes anti-parallèles sont à peu près bien : grille et émetteur étant court-circuitées, tu peux mesurer entre collecteur et émetteur la tension avec un multimètre en mode diode. Tu devrais trouver entre 0.5 V et 3 V dans un sens, l'infini dans l'autre (et ce pour les deux composants).
    - Faire un test en commutation : commander une résistance alimentée sous 30 V avec l'IGBT et mesurer la tension entre collecteur et émetteur pour des valeurs de tension Vge de 15 V ou de -15 V (ou de 0 V).

    Cela ne dira pas à coup sûr si le composant est bon (il faudrait des tests plus poussés, en dynamique et puissance) mais permettra d'écarter une bonne partie des composants défaillants.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  27. #24
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bonjour a tous,
    la partie conception de mon projet est presque achevé.
    Pour les mesures de I(t) et U(t), j'ai trouvé un capteur de courant (AC1020 20 Amp Current Transformer) mais pour calculer la puissance instantané dans mon Arduino il me faut redresser en double alternance mes tensions :
    Donc j'ai cherché et j'ai un redresseur double alternance sans diode et j'ai trouvé ça :
    (https://www.astuces-pratiques.fr/ele...ode-a-ampli-op)
    Je l'ai testé en prenant R1=R2=10K ; R4=1/2R3=200K ( pour R4 j'ai utilisé 2 résistances de 100K en séries ) et un TL082(alimenté entre +15 et 0V ).
    J'avais bien retrouvé la formule Vs=1/3Ve mais la forme du signal n’était pas celle que j'attendais.
    Ma question est : Est ce que c'est moi qui à fourré ou ce schéma ne marche tout simplement pas ?
    J'ai pris une photo de mon oscilloscope ainsi que de mon schéma.
    Info : (j'ai utilisé un GBF pour générer la tension de sortie).
    20181008_183534.jpg20181008_183023.jpg

  28. #25
    Antoane

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Bonjour,

    Le transfo d'intensité : https://www.promelec.ru/pdf/AC-1020_Jun-06.pdf

    > pour calculer la puissance instantané dans mon Arduino il me faut redresser en double alternance mes tensions
    Il faut a priori éviter de redresser car cela aboutit à une indétermination de +/- pi sur le déphasage entre le courant et la tension. Il devient alors impossible de déterminer le sens du flux d'énergie, et donc de différentier une charge capacitive d'une charge inductive, ou de savoir si le "truc" produit ou consomme de l'énergie.

    > https://www.astuces-pratiques.fr/ele...ode-a-ampli-op
    Le texte accompagnant le circuit explique pourquoi ils utilisent un LM358. Le TL082 répond-t-il au cahier des charges ?
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  29. #26
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    Ça sera compliqué donc pour moi de calculer la puissance instantané sans revoir tout mon projet. En plus je peux pas mettre de tensions négatives dans larduino.
    Et donc consernant le redresseur vous dit qu'il faut impérativement utilisé le LM358 ?

  30. #27
    Antoane

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    > En plus je peux pas mettre de tensions négatives dans larduino.
    Il faut trouver une solution pour convertir une tension variant entre -7 V et +7 V en une tension variant entre 0 et 5 V...

    > Et donc consernant le redresseur vous dit qu'il faut impérativement utilisé le LM358 ?
    Non.
    Cependant : as-tu compris le fonctionnement de ce montage ? pourquoi ils utilisent un 358 ?
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  31. #28
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    J'ai pas compris pourquoi il utilise un 358

  32. #29
    Antoane

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    As-tu compris le fonctionnement de ce montage ?
    Sinon, où est-ce que tu bloques précisément dans les explications ?
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  33. #30
    IUT lyon1

    Re : Réalisation d'une prise intelligente

    J'ai bien compris le montage et théorique ça devrait marché mais après teste j'avais pas une double alternance.
    Donc je suis venu demander si le problème venait de la façon dont je l'ai monté?

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