Que consomme mon établi ?

Que consomme mon établi ?


La consommation électrique est au cœur de l’actualité depuis quelques années. Etant grands adeptes des graphiques et des mesures, on vous propose une petite installation permettant de suivre en temps réel la consommation électrique d'un établi. Et comme je suis nouveau venu chez Yoctopuce, j'ai été nommé cobaye pour le faire à ma manière, tout en découvrant les modules Yoctopuce.


Pour cette installation, on utilise un Yocto-Watt branché en série sur la rallonge où tout l’établi vient prendre son alimentation. L’idée de ce montage est de mesurer la puissance électrique grâce au Yocto-Watt, puis de traiter ces mesures avec un script Python, les envoyer jusqu’à un serveur Web pour l’affichage, Node-RED dans ce cas précis. Toute la messagerie sera accomplie grâce au protocole MQTT.

L'établi utilisé pour la mesure de puissance
L'établi utilisé pour la mesure de puissance


Premiers tests


Pour commencer, afin de tester notre script python avant de faire le montage final, on fait un premier montage provisoire avec une simple prise, un culot et une ampoule LED :

Le montage de test
Le montage de test


Le script est prêt, on commence par imprimer des supports pour fixer le Yocto-Watt et son boîtier sous l’établi :


Supports de boîtier Le boîtier avec ses supports
Supports de boîtier et boîtier


On peut désormais confectionner la rallonge dont va faire parti le Yocto-Watt, on se procure deux morceaux de câble haute tension, ajoute deux prises secteur et le tour est joué.


Aperçu de la prise ouverte Le module avec la rallonge
Partie haute-tension


Installation du dispositif


On déplace un meuble et quelques caisses pour accéder à la rallonge afin de la couper pour également lui ajouter deux prises secteur.
On fixe ensuite le Yocto-Watt et son boîtier sous l’établi avec 4 vis à bois :

Le Yocto-Watt fixé sous l'établi
Le Yocto-Watt fixé sous l'établi


Les câbles haute tension ainsi que le câble USB sont fixés à l’établi à l’aide de supports qu’on a spécialement imprimés pour le bon diamètre de câble :


Supports de câble L'installation complète fixée sous l'établi
Supports de câble et l'installation complète sous l'établi


La partie software


Maintenant que tout le côté hardware est terminé, on passe au côté software. Pour la visualisation des données, on utilise pour ce poste l’outil de développement graphique Node-RED. A l’aide de ce dernier et de sa librairie graphique, on va pouvoir afficher les données de la consommation avec un beau rendu visuel. Node-RED est un serveur Web disponible sur toutes les distributions Rasbian et Noobs. Le paramétrage de Node-RED est très simple, de très bons tutoriels sont disponibles sur le net. Le Yocto-Watt vient se brancher dans un port USB du Raspberry Pi 3b+, ce dernier lit les mesures avec un script Python, et les envoie toutes les 5 secondes avec le protocole MQTT. Voici à quoi ressemble l’arborescence du système :

Schéma de fonctionement de l'expérience
Schéma de fonctionement de l'expérience


Le Raspberry publie les données sur un certain sujet, le Broker (serveur de messagerie) s’occupe ensuite de distribuer le message à qui est intéressé par ce sujet précis. Dans notre cas, le serveur Node-RED s’occupe de recevoir les messages distribués par le Broker MQTT et de les afficher.

Flow de programmation Node-RED
Flow de programmation Node-RED


Voici à quoi ressemble le flot de programmation dans Node-RED. On peut voir en violet les
Nodes (bulles) MQTT et en bleu les Nodes d’affichage. Les Nodes violettes sont donc les
Nodes qui reçoivent les messages du Broker MQTT. Depuis là, les données sont envoyées dans une Node d’affichage (jauge, graphique, texte). Pour finir, les nodes oranges sont des fonctions customisées et qui servent à coder des fonctions spécifiques en JavaScript.

L'affichage


Voici le résultat sur la page du serveur web :

Capture d'écran du serveur Web chargé de l'affichage
Capture d'écran du serveur Web chargé de l'affichage


Le script Python s’occupe de nous comptabiliser la consommation par heure, par jour mais aussi par mois. Maintenant que l’on a toutes ces consommations, on peut calculer le coût de toute cette histoire. En sachant le nombre de KW/h consommé et son prix, qui est entre 0,15 et 0,3 cts/KW/h en Suisse, on peut calculer le prix. Sur la capture d’écran suivante, on peut voir les prix calculés :

Capture d'écran du serveur Web chargé de l'affichage
Capture d'écran du serveur Web chargé de l'affichage


Dans la colonne « Consumption », on peut voir la consommation par heure, par jour et par mois, mais également le prix de revient. Le prix de revient par heure est quasiment nul car la consommation est très faible sur cette période de temps. Le graphique du bas, à droite n’est pas remplit car le programme ne tourne pas depuis assez longtemps pour avoir pu comptabiliser un mois complet de consommation. Le prix du KW/h est réglable par l’utilisateur dans la colonne « Misc », juste en dessus du déphasage.

Il ne reste plus qu'à configurer le Raspberry Pi pour qu'il exécute le script tout seul dans son coin. On a écrit un article sur ce sujet.

Pour conclure, après avoir laissé le script tourner pendant environ 3 jours, on peut voir d’après les graphiques que la consommation de l’établi avec l’ordinateur en veille et d’autres instruments ne nous coûte que maximum CHF 0,005 par jour.

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