الطاقة تحت المراقبة: عداد ذكي للأجهزة الكهربائية 

فكرة المشروع

يقوم النظام على مراقبة استهلاك الطاقة للأجهزة الكهربائية المنزلية بشكل لحظي ودقيق باستخدام لوحة Arduino متصلة بحساسات تيار وجهد.
يقوم الجهاز بحساب استهلاك كل جهاز بالكيلووات ساعة (kWh) وعرض البيانات على تطبيق موبايل أو برنامج حاسوبي، مما يمكّن المستخدم من معرفة الأجهزة الأكثر استهلاكًا للطاقة واتخاذ القرارات المناسبة لتوفير الكهرباء.

يمكن إضافة ميزة التعرف على الأجهزة بشكل فردي باستخدام حساسات تيار متعددة القنوات، حيث يتم ربط كل حساس بجهاز محدد، ليتم حساب استهلاكه بشكل منفصل. كما يمكن إرسال تنبيهات تلقائية عند تجاوز استهلاك الطاقة حدًا معينًا، أو إنشاء رسوم بيانية لحظية لمراقبة الاستخدام الفعلي للطاقة في الوقت الحقيقي.

مكونات النظام

• لوحة Arduino (Uno أو Mega): للتحكم بالحساسات ومعالجة البيانات.

• حساسات تيار متعدد القنوات (Current Sensors): لقياس استهلاك كل جهاز كهربائي بدقة.

• حساسات جهد (Voltage Sensors): لمراقبة فرق الجهد الكهربي للدوائر.

• شاشة OLED صغيرة (اختياري): لعرض الاستهلاك اللحظي داخل المنزل.

• تطبيق موبايل أو برنامج حاسوبي: لعرض الرسوم البيانية، استعراض البيانات اللحظية، وإرسال التنبيهات.

• زمور إنذار (Buzzer) أو LED: لتنبيه المستخدم عند تجاوز حد معين لاستهلاك الطاقة.

مراحل العمل

1. تصميم النظام الكهربائي: توصيل الحساسات لكل جهاز كهربائي وتهيئة لوحة Arduino لقراءة التيار والجهد.

2. حساب استهلاك الطاقة: برمجة Arduino لحساب الطاقة المستهلكة بالكيلووات ساعة لكل جهاز وربطها بالوقت الفعلي.

3. عرض البيانات: إرسال القيم لحظيًا إلى تطبيق الموبايل أو برنامج الحاسب لعرض الاستهلاك اللحظي والرسوم البيانية.

4. التعرف على الأجهزة: استخدام كل قناة من الحساسات لمراقبة جهاز محدد وربطه باسم الجهاز في التطبيق.

5. نظام التنبيه: تفعيل إشعارات صوتية أو رسائل على التطبيق عند تجاوز استهلاك الطاقة حدًا معينًا.

6. الاختبار والمعايرة: التأكد من دقة قراءة التيار والجهد وحساب الطاقة لكل جهاز بشكل صحيح.

الفائدة والتطبيقات العملية

• توفير الطاقة: معرفة الأجهزة الأكثر استهلاكًا واتخاذ إجراءات لتقليل الهدر.

• المراقبة الذكية: متابعة استهلاك الطاقة لحظيًا لكل جهاز على حدة.

• راحة المستخدم: إمكانية التحكم ومراجعة البيانات عبر الموبايل أو الحاسب.

• الاستدامة البيئية: تقليل استهلاك الكهرباء والمساهمة في تقليل الأثر البيئي للمنزل.

التحديات المتوقعة

• دقة قراءة الحساسات وربطها بالتيار الفعلي لكل جهاز كهربائي.

• فصل استهلاك الأجهزة المتقاربة كهربائيًا أو الأجهزة ذات استهلاك متغير بسرعة.

• تصميم تطبيق موبايل/برنامج حاسوبي سلس لعرض البيانات وتحليلها بشكل مفهوم.

• حماية الحساسات والدوائر من الأحمال الكهربائية العالية أو التداخل الكهرومغناطيسي.

خاتمة

يمثل مشروع العداد الذكي لاستهلاك الكهرباء حلًا عمليًا لمراقبة استهلاك الطاقة المنزلية بشكل دقيق، حيث يجمع بين Arduino، حساسات التيار والجهد، وتطبيق تحكم عن بعد. يوفر المشروع أداة فعّالة لتقليل الهدر، تحسين كفاءة استخدام الطاقة، ومراقبة الأداء الكهربائي لكل جهاز على حدة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام المنزلي أو في المكاتب الصغيرة.