Consomètre sans fil

Ces derniers temps, j'ai pas mal avancé sur mon projet de mesure, monitoring et diffusion ma consommation électrique. En fait j'ai fait beaucoup d'essais et de tests chez moi pour savoir ce qu'il était possible de faire pour mesurer un courant et après pas mal de tentatives, je commence à avoir une idée très précise de ce que je veux faire. Petit compte rendu : (accrochez vous)

Mesure de la consommation électrique

En gros l'idée c'est de mesure la puissance instantanée (P=U*I, en Watt) via l'intensité pour en déduire la consommation (E=P*t, en Watt-heure). Plus d'infos ici. Pour l'intensité j'ai décidé d'utiliser la technique de la pince ampèremètrique parce qu'elle permet de mesurer un courant sans s'introduire dans le circuit à mesurer (le secteur = 230V = dangereux). J'ai acheté des tores ferriques (Note: ça ne marche pas avec des boulons, j'ai essayé) et du fil émaillé pour faire des tests et il s'avère que ça fonctionne bien. J'ai un courant en sortie que je peux amplifier et qui est proportionnel à celui qui passe dans le fil. Cool.

A partir de là il faut pouvoir passer d'une grandeur alternative à une grandeur continue, en effet, quand on dit qu'un appareil consomme 3 Ampères alternatifs, c'est de la valeur efficace dont on parle. Plus d'infos ici. Le problème c'est que calculer la moyenne quadratique d'un signal avec des AOPs et des résistances, bah c'est pas évident du tout. J'ai essayé différents montages, sans succès. Il existe également des composants dédiés mais à 10€ pièce et en CMS (tendu à souder à la maison), non merci. Donc bref au final, la solution retenue ce sera d'échantillonner le signal sur un microcontroleur de faire de calcul moi même!

A ce stade j'ai résolu presque tous les problèmes, je dis presque parce qu'il en reste un gros, celui du déphasage (ou facteur de puissance). En effet, la formule P=U*I ne marche pas en régime alternatif s'il y a du déphasage, elle devient P=U*I*cos(Phi). Phi étant l'angle du déphasage entre la tension et le courant. Au départ je me suis dit : ouais c'est pas très grave à la maison il n'y a rien qui doit introduire un déphasage normalement. Le truc c'est qu'avec tout les essais que j'ai fait, j'ai constaté que le courant sur mon secteur est tout sauf une sinusoïde et je suis sur qu'il doit y en avoir (du déphasage). Aussi, arrivé au stade où je vais calculer la valeur efficace avec un micro-contrôleur, ce ne serait pas cohérent de ne pas tenir compte du facteur de puissance. Bref, encore une fois je vais me compliquer la tache (mais faire ça bien). Je pense que je vais faire en sorte d'abaisser la tension du secteur pour la mettre à un niveau mesurable par un µC, de l'échantillonner et de calculer directement la valeur efficace de la puissance par celui ci. Ça c'est le dernier point qu'il me reste à résoudre! Comment abaisser la tension et comment calculer la valeur efficace de la puissance. Une fois que ce sera fait, je pourrais me lancer dans la fabrication de mon petit boitier.

Schéma de principe

Arrivé presque au terme de cette phase de recherche et développement, voici un schéma de principe du montage vers lequel je m'oriente.

Consomaisonschema_545x388

Hier soir j'ai démonté mon boitier EDF pour voir comment c'était fait dedans et donc je vais placer tous mes capteurs de courants en sortie de la boite à fusible. Comme ça, je pourrais connaitre à tout moment la consommation électrique de ma cuisine, salle de bain, etc plus la consommation totale (soit en sommant toutes les autres, soit en la mesurant, j'ai pas encore décidé). Le micro-contrôleur sélectionnera quelle source il souhaite échantillonner grâce à un multiplexeur analogique (fait avec des relais). Ensuite, pour plus de précision, un amplificateur analogique à gain piloté amènera le signal jusqu'à une valeur mesurable par le µC. Le but c'est d'ajuster le gain en fonction de la source pour gagner en résolution pour les petits signaux tout en pouvant mesurer les gros. D'un autre coté, le µC échantillonnera la tension également via l'abaisseur de tension. Une fois ceci fait, les calculs seront faits et le résultat envoyé via une liaison sans fil XBee(qui fera sans l'objet d'un autre article). Sur l'ensemble des blocs présents sur le schéma, il ne me reste que l'abaisseur de tension à réaliser (j'ai déjà ma petite idée là dessus) et des tests à faire pour voir comment marche l'XBee (d'après ce que je vois ici et là ça a l'air simple, mais je me méfie des trucs qui ont l'air simple).

De l'autre coté de la liaison sans fil se trouvera un récepteur (sans blague) et un PC chargé de stocker et diffuser les données, via un serveur web notamment. Pour le PC en question, je m'oriente vers un disque dur externe type NAS... Ça aussi ça reste à déterminer et ce sera l'objet de longues expérimentations, prises de tête et réussites (enfin j'espère)!