Bezdrátový měřič energie s ovládáním zátěže: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

ÚVOD

Youtube Channel::::

Tento projekt je založen na mikrokontroléru Atmel Atmega16 jako hlavním mozku pro výpočet.

Pro bezdrátový přenos dat se používá bezdrátový komunikační modul NRF24L01+.

Dnes máme stovky a tisíce měřičů energie nainstalovaných v bytovém komplexu, nákupním středisku, škole, univerzitě, ubytovnách a mnoha dalších. Problém nastává, když zaměstnanec načte měřič pro výpočet účtu podle měřiče energie. Vyžaduje to spoustu pracovních sil a nákladů.

Zde jsem přišel s jednoduchým projektem, který ušetří pracovní sílu a náklady tím, že automaticky přenese počet energií více měřičů energie poskytovateli hostitele nebo služby.

Vzal jsem data z měřiče Three Energy a přenesl data do přijímače, který vypočítal zátěž a celkovou spotřebu na metr.

Pokud zatížení překročí přípustnou úroveň, spustí se bzučák.

Data se ukládají na stranu odesílatele, takže při vypnutí přijímače nebo ztrátě připojení nedojde ke ztrátě dat.

Zde je pracovní video.

Různé komponenty jsou:

• Měřič energie X 3
• NRF24L01 X 2
• Atmega16 X 2
• Optočlen X 3

Krok 1: Nastavení měřiče energie

1. Nejprve otevřete měřič energie

2. Stačí odříznout terminál Cathode LED Cal

3. Pájejte 2 vodiče na 2 koncích LED.

4. Připojte katodu LED diody ke kolíku 1 optočlenu (MCT2E) a druhý konec diody LED ke kolíku 2 optočlenu

5. Připojte kolík 4 optočlenu k černému vodiči a kolík 5 k hnědému vodiči. Připojte černý vodič k uzemnění desky plošných spojů u projektů předplacených měřičů energií nebo projektů automatického odečtu měřičů. Hnědý drát nese pulzní výstup.

6. Připojte napájecí zdroj a zátěž podle tohoto obrázku.

Krok 2: Základní Algo pro výpočet

Zde je měřič propojen s mikrokontrolérem prostřednictvím pulsu, který na měřiči vždy bliká. Dále se tento puls vypočítá podle doby blikání, pomocí tohoto principu jsme jej vypočítali pro jednu jednotku a podle toho, jaký náboj bude pro jednotku.

Po 0,3125 wattové spotřebě energie bliká kontrolka LED měřiče (kalibrace). Znamená to, že pokud použijeme 100 wattovou žárovku po dobu jedné minuty, puls bude blikat 5,3krát za minutu. A to lze vypočítat pomocí daného vzorce.

Pulse = (Pulse rate of Meter * watt * 60) / (1000 * 3600)

Pokud je pulzní frekvence měřiče 3200 imp a použitý watt je 100, pak máme

Pulse = (3200 * 100 * 60) / (1000 * 3600)

Pulz = 5,333333333 za minutu

Pokud za minutu došlo k impulzům 5,33333333333, pak za 1 hodinu.

Pulse = 5.3333333333* 60 Pulse = ~ 320 ~ 320 Pulse se vyskytnou za hodinu

Během jedné hodiny tedy 100 wattová žárovka spotřebovala 100 wattové elektřiny a téměř 320 pulzů bliká.

Nyní můžeme vypočítat jednu pulzní elektřinu spotřebovanou ve wattech

Jeden puls (watt) = 100 / 320

Jeden puls (watt) = 0,3125

Znamená 0,3125 wattů elektrické energie spotřebované na jeden puls.

Nyní Jednotky Jednotka = (jedna pulzní energie (elektřina))* impulsy / 1000

Pokud Jeden puls = 0,3125 wattů Pulzuje za 10 hodin = 3200

Pak jednotka bude jednotka = (0,3125 * 3200)/1000 jednotka = 1 prostředek, jedna jednotka za 10 hodin pro 100 wattovou žárovku.

Nyní předpokládejme, že jedna jednotková sazba je 7 rupií, pak za jeden pulzní náklady budou

Náklady na jeden puls = (7 * spotřeba jedné pulzní energie) / 1000

Náklady na jeden puls = (7 * 0,3125) / 1000

Náklady na jeden puls = 0,0021875 rupie

Krok 3: Nrf24L01 (Kredit na

Prostudujte si tento odkaz

Modul nRF24L01 je úžasný RF modul, který pracuje v pásmu 2, 4 GHz a je ideální pro bezdrátovou komunikaci v domě, protože pronikne i silnými betonovými zdmi. NRF24L01 provádí veškeré náročné programování před vámi a dokonce má funkci pro automatickou kontrolu, zda jsou na druhém konci přijímána přenášená data. Existuje několik různých verzí čipů rodiny nRF a všechny fungují v jednom podobným způsobem. Bez problémů jsem například použil modul nRF905 (433 MHz) se téměř stejným kódem, jaký používám na nRF24L01 a nRF24L01+. Tyto malé moduly mají působivý dosah, přičemž některé verze zvládají komunikaci až 1 000 m (volný pohled) a až 2 000 m s biquadovou anténou.

nRF24L01 versus nRF24L01+

Verze (+) je novou aktualizovanou verzí čipu a podporuje přenosovou rychlost 1 Mbps, 2 Mbps a „režim dlouhé vzdálenosti“250 kbps, což je velmi užitečné, pokud chcete prodloužit délku vysílání. Starší nRF24L01 (které jsem použil ve svých předchozích příspěvcích) podporují pouze datovou rychlost 1 Mb / s nebo 2 Mb / s. Oba modely jsou navzájem kompatibilní, pokud jsou nastaveny na stejnou rychlost přenosu dat. Protože oba stojí přibližně stejně (téměř nic), doporučil bych vám koupit verzi +!

Část první - Nastavení Rozdíly připojení Modul nRF24L01 má 10 konektorů a verze + má 8. Rozdíl je v tom, že verze + místo dvou 3, 3 V a dvou GND má své uzemnění (ten s bílým čtverečkem kolem) a Napájení 3, 3 V, vedle sebe. Pokud měníte modul z nové verze + na starou, nezapomeňte přesunout kabel GND na správné místo, jinak zkrátí váš obvod. Zde je obrázek verze + (pohled shora), kde můžete vidět všechna připojení označená. Stará verze má dvě GND připojení úplně nahoře místo v pravém dolním rohu.

Napájení (GND a VCC) Modul musí být napájen 3, 3 V a nemůže být napájen 5 V zdrojem! Protože to vyžaduje velmi malý proud, používám lineární regulátor ke snížení napětí na 3, 3 V. Aby to bylo pro nás trochu jednodušší, čip zvládne 5 V na I/O portech, což je hezké, protože by to je bolestivé regulovat všechny I/O kabely z AVR čipu. Čip Povolit (CE) Používá se, když chcete buď odeslat data (vysílač), nebo začít přijímat data (přijímač). CE-pin je připojen k jakémukoli nepoužitému I/O port na AVR a je nastaven jako výstup (bit nastaven na jeden v registru DDx, kde x je písmeno portu.) Atmega88: PB1, ATtiny26: PA0, ATtiny85: PB3SPI Chip Select (CSN) Také známý jako „Ship vyberte ne “. Pin CSN je také připojen k jakémukoli nepoužívanému I/O portu na AVR a nastaven na výstup. Kolík CSN je neustále držen vysoko, kromě případů, kdy se má odeslat příkaz SPI z AVR na nRF. Atmega88: PB2, ATtiny26: PA1, ATtiny85: PB4SPI Clock (SCK) Toto jsou sériové hodiny. SCK se připojuje ke kolíku SCK na AVR. Atmega88: PB5, ATtiny26: PB2, ATtiny85: PB2SPI Hlavní výstup Slave vstup (MOSI nebo MO) Toto je datová linka v systému SPI. Pokud váš čip AVR podporuje převod SPI jako Atmega88, toto se také připojuje k MOSI na AVR a je nastaveno jako výstup. U AVR, které postrádají SPI, jako ATtiny26 a ATtiny85, místo toho přicházejí s USI a v datovém listu je uvedeno: „Třívodičový režim USI je kompatibilní s režimem Serial Peripheral Interface (SPI) 0 a 1, ale nemá funkci slave select (SS) pin. Tuto funkci však lze v případě potřeby implementovat do softwaru "Odkazovaný" SS "je stejný jako" CSN " A po nějakém výzkumu jsem našel tento blog, který mi pomohl přidělit. Abych spustil USI na SPI, zjistil jsem, že musím připojit pin MOSI z nRF k pinu MISO na AVR a nastavit jej jako výstup.: PB3, ATtiny26: PB1, ATtiny85: PB1SPI Hlavní vstup Podřízený výstup (MISO nebo MI) Toto je datová linka v systému SPI. Pokud váš AVR čip podporuje SPI-transfere jako Atmega88, tento se připojuje k MISO na AVR a ten zůstává jako vstup. Aby to fungovalo na ATtiny26 a ATtiny85, musel jsem použít USI, jak je uvedeno výše. To fungovalo pouze tehdy, když jsem připojil pin MISO na nRF ke kolíku MOSI na AVR a nastavil jej jako vstup a umožnil interní pullup. Atmega88: PB4, ATtiny26: PB0, ATtiny85: PB0Interrupt Request (IRQ) IRQ pin není nutný, ale je to skvělý způsob, jak zjistit, kdy se nRF něco stalo. můžete například sdělit nRF, aby nastavil nastavit IRQ vysoko, když je přijat balíček nebo když je úspěšný přenos dokončen. Velmi užitečné! Pokud má váš AVR více než 8 pinů a dostupný přerušovací pin, velmi bych vám doporučil připojit IRQ k tomuto a nastavit požadavek na přerušení. Atmega88: PD2, ATtiny26: PB6, ATtiny85: -

Krok 4: Základní schéma připojení

Toto schéma připojení je schematické

Krok 5: Kód

Kód najdete na GitHub