Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet

kmmepl 09 Sty 2016 14:39 8904 1
  • Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet W dobie tanich nadajników radiowych coraz więcej miłośników elektroniki stara się zaimplementować inteligentne rozwiązania do swojego domu. Poniższy artykuł przedstawia urządzenie, które dokonuje pomiarów prądu sieciowego jak również odczytuje stan licznika energii i gazu.

    Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet

    Urządzenie zostało zaprojektowana tak, aby wszystkie elementy były zawarte w jednej obudowie, oraz by układ był zasilany bezpośrednio z sieci. Głównymi funkcjami konstrukcji jest monitoring:
    - zużywanego prądu z sieci
    - stanu miernika energii elektrycznej
    - stanu miernika gazu

    Komunikacja

    Do ograniczenia ilości okablowania, zdecydowano się na komunikację bezprzewodową z dodatkową funkcją logowania danych. Jest ona zrealizowana na module o nazwie ESP8266 w wersji 12. Zdecydowano się na niego, ponieważ oprócz łączności bezprzewodowej, pozwala on na odczyt stanów z przeróżnych czujników za pomocą łatwo dostępnych pinów GPIO.

    Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet

    Zasilanie

    Zasilanie układu jest zrealizowane na gotowym zasilaczu impulsowym o mocy 2.5W i napięciu wyjściowym równym 3.3V. Zabezpieczenie elektroniki przed zakłóceniami pochodzącymi z sieci, rozwiązano poprzez zastosowanie filtru LC, składającego się z dwóch kondensatorów o pojemności 4700uF i dławika o indukcyjności 1mH.

    Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet





    Pomiar prądu

    Pomiar prądu sieciowego odbywa się za pomocą czujnika iSnail. Działa on w taki sposób, że daje on na wyjściu napięcie w przedziale 0-5V, które jest proporcjonalne do przepływającego prądu. Napięcie to, jest następnie podawane na 16 bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy (ADS1115) poprzez dzielnik napięcia.

    Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet


    Pomiar energii elektrycznej

    Miernik energii zainstalowany w domu autora posiada diodę LED, która miga jednokrotnie na każdą watogodzinę zużytej energii. W celu pobierania danych z miernika, zamontowano (przy pomocy kleju) fototranzystor do migającej diody. Sygnał z fototranzystora jest podawany na przerzutnik schmitta o nazwie SN74AUP1G17. Zdecydowano się na jego użycie, aby ESP dostawał czysty logiczny sygnał wolny od zakłóceń sieci. Wyjście z przerzutnika jest również podane na diodę LED w celu dodatkowej wizualizacji zużytej energii.

    Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet

    Gaz

    Gazomierz w miejscu zamieszkania autora posiada magnes zamontowany na dysku, który kręci się z prędkością proporcjonalną do przepływającego gazu. Do badania jego stanu, zakupiono oryginalny czujnik pasujący do tego gazomierza. Składa się on z kontaktronu zamkniętego w plastikowym pudełku. Przysyłanie impulsów do ESP odbywa się również przez przerzutnik schmitta i na jego wyjściu także dodano diodę sygnalizującą każdy impuls.

    Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet

    Zewnętrzna pamieć

    W celu zapewnienia, że pomiary nie zostaną utracone w przypadku braku zasilania, zdecydowano się na gromadzenie wartości w zewnętrznej pamięci FRAM. Wybrano FRAM, ponieważ chciano zapisywać pomiary przy każdym odczycie mierników, a wewnętrzna pamięć ESP8266 jest do tego celu nieodpowiednia z uwagi na zbyt małą ilość zapisów/odczytów. Pamięć typu FRAM potrafi przeprowadzić bilion cykli zapisu / odczytu, oraz przechowuje zapisane dane przez 150 lat. Dokładny model pamięci to FM24CL04B o pojemności 4Kb posiadający komunikację za pomocą protokołu I2C.


    Obudowa

    Cały układ został umieszczony na płytce PCB o wymiarach 10cm x 5cm na której połowę miejsca zajmuje zasilacz. Obudowa została wycięta z 20mm poliacetalu, czyli tworzywa termoplastycznego o wysokiej wytrzymałości mechanicznej. Do przeniesienia światła z ledów na zewnątrz obudowy, zastosowano akrylowe rurki świetlne. Dostęp do przycisku reset jest przedłużony za pomocą aluminiowej rurki.

    Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet



    Komplikacje podczas budowy

    Jednym z problemów napotkanych podczas projektowania prezentowanej konstrukcji był fakt, iż moduł ESP-12 sprowadzony z Chin okazał się podróbką. Zakupiony klon posiadał zamienione piny magistrali I2C (SDA w miejscu SCL, SCL w miejscu SDA). Rozwiązano ten problem poprzez dodanie paru zworek, pozwalają one na montaż klonów jak i oryginałów ESP8266 bez potrzeby przeprojektowania płytki.

    Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet



    Soft

    Oprogramowanie zostało zaprojektowane w środowisku Visual Studio 2015 przy pomocy dodatku o nazwie Visual Micro. Rozszerzenie to pozwala na pisanie kodu znanego z platformy Arduino w środowisku znaczniej bardziej przyjaznym dla użytkownika niż normalny edytor Arduino. Program to praktycznie serwer WWW na którym wyświetlane są dane. Procesor pobiera raz na sekundę wartość z zewnętrznego przetwornika analogowo cyfrowego i przechowuje 60 pomiarów w tablicy, dzięki temu otrzymuje się średni pobór prądu na minutę. Do odczytu impulsów z gazomierza i licznika energii wykorzystano przerwania, które po pewnej liczbie odczytów przechowują wartości w pamięci FRAM.

    Strona WWW

    Odczyty z przyrządów pomiarowych są wyświetlane na stronie internetowej. Na górze strony, wyświetlane są impulsy z gazomierza i licznika energii. Pod nimi umieszczono pomiary prądu sieci pochodzące z czujnika iSnail. Dodano również opcję nastawy liczby impulsów pochodzących z mierników w celu synchronizacji z nimi.

    Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet Miernik gazu i energii elektrycznej odczytywany przez internet


    Schemat, PCB, rysunki CAD i oprogramowanie jest dostępne na githubie autora.
    Link: https://github.com/briandorey/ESP8266-Mains-Energy-Monitor

    źródło: http://www.briandorey.com/post/ESP8266-Mains-Energy-Monitor


    Fajne! Ranking DIY
  • #2 09 Sty 2016 22:43
    Duch__
    Poziom 31  

    Zrealizowałem kiedyś Powermeter na ESP8266. Zliczał on impulsy z miernika energii elektrycznej przez 60 sekund po czym wysyłał dane na serwer Thinkspeak. Dzięki wizualizacji udało mi się stwierdzić że moje gospodarstwo domowe ciągnie prawie 150Wh kiedy nikogo nie ma w domu. Teraz udało mi się zejść do mniej niż 60Wh wyłączając niektóre urządzenia w domu w czasie uzbrojenia systemu alarmowego.

  Szukaj w 5mln produktów