เทอร์โมสแตทอัจฉริยะ "ตัวช่วย" พร้อมการปรับกำลังไฟฟ้าเชิงเส้น "ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ Wi-Fi"

โครงการโอเพนซอร์ส: การสร้าง "ตัวช่วย" เทอร์โมสแตทอัจฉริยะพร้อมการปรับกำลังไฟฟ้าเชิงเส้น, "ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ Wi-Fi"

บทคัดย่อ: สร้างอุปกรณ์ที่สามารถควบคุมกำลังไฟฟ้าขาออกเชิงเส้น ปรับกำลังไฟฟ้าขาออกแบบเรียลไทม์ตามกำลังไฟฟ้าจริงจากระบบโซลาร์เซลล์ โดยมีเป้าหมายเพื่อลดปริมาณไฟฟ้าที่ระบบโซลาร์เซลล์ส่งออกไปยังโครงข่ายไฟฟ้า

บทนำ

IAMMETER มุ่งมั่นที่จะช่วยลูกค้าเพิ่มประสิทธิภาพของระบบโซลาร์เซลล์ของตน ด้วยช่องว่างที่เพิ่มขึ้นระหว่างราคาไฟฟ้าขายเข้าโครงข่ายกับต้นทุนค่าไฟฟ้า จึงมีความต้องการลดการใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายและเพิ่มอัตราการใช้ไฟฟ้าจากระบบโซลาร์เซลล์ด้วยตนเอง

โดยทั่วไปมีสองแนวทางในการเพิ่มอัตราการใช้ไฟฟ้าด้วยตนเอง:

การติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (IAMMETER มีฟีเจอร์ที่ช่วยลูกค้าประเมินว่าการติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่คุ้มค่าหรือไม่ รายงาน: การทำนายประโยชน์ของการจัดเก็บแบตเตอรี่ตามการใช้งานจริง)
การควบคุมโหลดอย่างมีเหตุผล โดย ideally ปรับตามกำลังไฟฟ้าจากโครงข่ายแบบเรียลไทม์

บทความนี้กล่าวถึงแนวทางที่สองเป็นหลัก คือการสร้างอุปกรณ์ที่สามารถควบคุมกำลังไฟฟ้าขาออกเชิงเส้น พร้อมด้วยคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

มีฟังก์ชัน Wi-Fi (ใช้ ESP32) เพื่อควบคุมกำลังไฟฟ้าขาออกผ่าน Wi-Fi
ควบคุมกำลังไฟฟ้าขาออกสูงสุดเชิงเส้นผ่านโหมดปรับแรงดันไฟฟ้า (เนื่องจากควบคุมแรงดันไฟฟ้า จึงแนะนำสำหรับโหลดประเภทความต้านทานบริสุทธิ์ เช่น องค์ประกอบความร้อนของหม้อต้มน้ำ)
รองรับโหลดความต้านทานสูงสุด 3.5kW เฟสเดียว สามารถใช้งานร่วมกับเทอร์โมสแตทแบบอนุกรม
รองรับโหมดปรับเอง ให้ตั้งค่ากำลังไฟฟ้าขาออกสูงสุดด้วยตนเอง รองรับโหมดอัตโนมัติ ซึ่งปรับการตั้งค่ากำลังไฟฟ้าขาออกสูงสุดแบบเรียลไทม์ตามข้อมูลมิเตอร์อื่นหรือข้อมูลกำลังไฟฟ้าจากโครงข่ายของระบบ

แผนภาพระบบ

แผนภาพแสดงผังและการเชื่อมต่อของระบบควบคุมค่ากำลังไฟฟ้า

โมดูลปรับแรงดันไฟฟ้า (รองรับโหลดความต้านทานสูงสุด 3.5kW)

เราใช้โมดูลปรับแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานที่สามารถรองรับโหลดความต้านทานสูงสุด 3.5kW ในระบบ 220V เฟสเดียว

โมดูลนี้ยังมีสัญญาณอินพุตอนาล็อกมาตรฐาน (4-20mA, 1-5V) และอินเทอร์เฟซควบคุมดิจิทัล RS485

เราได้รวมโมดูล Wi-Fi (ESP32) ไว้ภายในโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ภาพแสดงมุมมองภายในและภายนอกของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าพร้อมโมดูล Wi-Fi

หลังจากเพิ่มโมดูล Wi-Fi แล้ว โมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าทั้งตัวจะมีลักษณะดังนี้ (โมดูล Wi-Fi ได้ถูกติดตั้งไว้ภายในปลอกพลาสติกเรียบร้อยแล้ว)

การทดลอง

เพื่อให้โซลูชันเปิดกว้างมากขึ้น เราได้ทดสอบเบื้องต้นโดยใช้เฟิร์มแวร์ ESP Home

หลังจากการกำหนดค่าเบื้องต้น คุณสามารถควบคุมกำลังไฟฟ้าขาออกสูงสุดใน Home Assistant ได้โดยตรง โดยมีขั้นตอนการปรับกำลังไฟฟ้าที่ 10W

ต่อมาเราจะโพสต์ไฟล์กำหนดค่า ESP Home ที่เกี่ยวข้องบน Github

ควบคุมการจ่ายกำลังไฟฟ้าแบบเชิงเส้น

การทำงานร่วมกับผลิตภัณฑ์ IAMMETER

วัตถุประสงค์หลักประการหนึ่งของการสร้าง "ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ Wi-Fi" นี้คือการจัดหาโหลดที่สามารถควบคุมกำลังไฟฟ้าขาออกเชิงเส้นสำหรับระบบ IAMMETER

ต่อมา "ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ Wi-Fi" นี้สามารถทำงานร่วมกับมิเตอร์อัจฉริยะ IAMMETER ทั้งหมด (WEM3080, WEM3080T, WEM3046T, WEM3050T) ผ่าน อินเทอร์เฟซ API ของ IAMMETER แบบรวมศูนย์ โดยอ่านข้อมูลกำลังไฟฟ้าจากโครงข่ายแบบเรียลไทม์ (1 ครั้ง/วินาที) ผ่าน อินเทอร์เฟซ modbus/tcp และปรับกำลังไฟฟ้าขาออกสูงสุดที่จ่ายให้กับฮีตเตอร์แบบเรียลไทม์เพื่อใช้ประโยชน์สูงสุดจากกำลังไฟฟ้าที่ระบบโซลาร์เซลล์ป้อนเข้าโครงข่าย

แน่นอนว่า "ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ Wi-Fi" นี้ไม่จำกัดเฉพาะการใช้งานกับผลิตภัณฑ์ IAMMETER เท่านั้น ในทางทฤษฎี สามารถใช้ร่วมกับฮาร์ดแวร์ใดก็ได้ที่สามารถทำงานร่วมกับ Home Assistant ได้