Bezprzewodowy licznik energii z kontrolą obciążenia: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

WPROWADZANIE

Kanał Youtube::::

Ten projekt jest oparty na mikrokontrolerze Atmega16 firmy Atmel jako głównym mózgu do obliczeń.

Do bezprzewodowej transmisji danych wykorzystywany jest moduł komunikacji bezprzewodowej NRF24L01+.

Dziś mamy setki i tysiące liczników energii zainstalowanych w kompleksie mieszkaniowym, centrum handlowym, szkole, uniwersytecie, hostelach i wielu innych. Problem pojawia się, gdy licznik jest odczytywany przez pracownika w celu obliczenia rachunku za licznik energii. Wymaga dużo siły roboczej i kosztów.

Tutaj wymyśliłem prosty projekt, który pozwoli zaoszczędzić siłę roboczą i koszty, automatycznie przesyłając licznik energii z wielu liczników energii do dostawcy hosta lub usługi.

Wziąłem dane z licznika Three Energy i przesłałem je do odbiornika, który obliczył obciążenie i całkowite zużycie na licznik.

Jeśli obciążenie przekroczy dopuszczalny poziom, włączy się brzęczyk.

Dane są zapisywane po stronie nadawcy, więc nie dochodzi do utraty danych w przypadku wyłączenia odbiornika lub utraty łączności.

Oto film roboczy.

Różne składniki to:

• Licznik energii X 3
• NRF24L01 X 2
• Atmega16 X 2
• Transoptor X 3

Krok 1: Konfiguracja licznika energii

1. Najpierw otwórz licznik energii

2. Wystarczy przeciąć zacisk katody diody Cal!

3. Przylutuj 2 przewody na 2 końcach diody LED.

4. Podłącz katodę diody LED do Pin1 transoptora (MCT2E), a drugi koniec diody LED do Pin2 transoptora

5. Podłącz pin 4 transoptora do czarnego przewodu, a pin5 do brązowego przewodu. Podłącz czarny przewód do uziemienia płytki drukowanej w przypadku projektów Przedpłaconych liczników energii lub projektów z automatycznym odczytem liczników. Brązowy przewód przenosi wyjście impulsowe.

6. Podłącz zasilanie i załaduj zgodnie z tym obrazkiem.

Krok 2: Podstawowy algorytm obliczeń

Tutaj miernik jest sprzężony z mikrokontrolerem poprzez impuls, który zawsze miga na mierniku. Ponadto impuls jest obliczany zgodnie z okresem migania, stosując tę zasadę, obliczyliśmy go dla jednej jednostki i odpowiednio, jaki będzie ładunek dla jednostki.

Po zużyciu energii 0,3125 watów dioda LED (kalibracja) miga. Oznacza to, że jeśli przez minutę użyjemy 100 watowej żarówki, puls będzie mrugał 5,3 razy na minutę. A to można obliczyć za pomocą podanego wzoru.

Impuls = (częstotliwość tętna miernika * wat * 60) / (1000 * 3600)

Jeśli puls licznika wynosi 3200 imp, a wykorzystany wat to 100, to mamy

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

Puls = 5,333333333 na minutę

Jeśli w ciągu minuty wystąpiło 5.3333333333 impulsy, to w ciągu jednej godziny pojawią się impulsy..

Impuls = 5.3333333333* 60 Impuls = ~320 ~320 Impulsy wystąpią w ciągu godziny

Czyli w ciągu jednej godziny 100 watowa żarówka zużywała 100 watów energii elektrycznej i mruga prawie 320 impulsów.

Teraz możemy obliczyć jeden impuls energii elektrycznej zużywanej w watach

Jeden impuls (wat) = 100\320

Jeden impuls (wat) = 0,3125

Oznacza 0,3125 watów energii elektrycznej zużywanej na pojedynczy impuls.

Teraz Jednostki Jednostka = (jeden impuls energii (elektryczność))* impulsy / 1000

Jeśli Jeden impuls = 0,3125 W Impulsy w ciągu 10 godzin = 3200

Wtedy Jednostka będzie Jednostka = (0,3125 * 3200)/1000 Jednostka = 1 Oznacza, Jedna jednostka na 10 godzin dla żarówki 100 W.

Załóżmy teraz, że stawka za jedną jednostkę wynosi 7 rupii, a koszt pojedynczego impulsu będzie

Koszt pojedynczego impulsu = (7 * zużyta energia jednego impulsu) / 1000

Koszt pojedynczego impulsu = (7 * 0,3125) / 1000

Koszt pojedynczego impulsu = 0,0021875 rupii

Krok 3: Nrf24L01 (kredyt do

Przestudiuj ten link

Moduł nRF24L01 to niesamowity moduł RF, który działa w paśmie 2, 4 GHz i doskonale nadaje się do komunikacji bezprzewodowej w domu, ponieważ przebija nawet grube betonowe ściany. nRF24L01 wykonuje dla Ciebie całe programowanie, a nawet ma funkcję automatycznego sprawdzania, czy przesyłane dane są odbierane na drugim końcu. Istnieje kilka różnych wersji chipów z rodziny nRF i wszystkie wydają się działać w w podobny sposób. Użyłem na przykład modułu nRF905 (433 MHz) z prawie tym samym kodem, którego używam na nRF24L01 i nRF24L01+ bez żadnych problemów. Te małe moduły mają imponujący zasięg, w niektórych wersjach, które umożliwiają komunikację do 1000 m (wolny wzrok) i do 2000 m z anteną biquad.

nRF24L01 kontra nRF24L01+

Wersja (+) jest nową, zaktualizowaną wersją układu i obsługuje szybkość transmisji danych 1 Mb/s, 2 Mb/s oraz „tryb dalekiego zasięgu” 250 kb/s, co jest bardzo przydatne, gdy chcesz przedłużyć długość transmisji. Starszy nRF24L01 (których używałem w moich poprzednich postach) obsługują tylko szybkość transmisji danych 1 Mb / s lub 2 Mb / s. Oba modele są ze sobą kompatybilne, o ile są ustawione na tę samą szybkość transmisji danych. Ponieważ oba kosztują mniej więcej tyle samo (prawie nic), polecam kupić wersję +!

Część pierwsza - KonfiguracjaRóżnice w połączeniachModuł nRF24L01 ma 10 złączy, a wersja + ma 8. Różnica polega na tym, że wersja + zamiast dwóch 3, 3 V i dwóch GND, ma swoją masę (ta z białym kwadratem wokół niej) i Zasilanie 3, 3 V obok siebie. W przypadku zmiany modułu z nowej wersji + na starą pamiętaj, aby nie zapomnieć o przeniesieniu przewodu GND w odpowiednie miejsce, w przeciwnym razie skróci to obwód. Oto zdjęcie wersji + (widok z góry), gdzie możesz zobaczyć wszystkie połączenia oznaczone etykietami. Stara wersja ma dwa połączenia GND na samej górze zamiast w prawym dolnym rogu.

Zasilanie (GND i VCC)Moduł musi być zasilany napięciem 3,3 V i nie może być zasilany z zasilacza 5 V! Ponieważ pobiera bardzo mało prądu, używam regulatora liniowego, aby obniżyć napięcie do 3, 3 V. Aby ułatwić nam pracę, chip może obsłużyć 5 V na portach we/wy, co jest miłe, ponieważ byłoby być trudnym do uregulowania wszystkich kabli I/O z układu AVR. Chip Enable (CE) jest używany, gdy wysyłasz dane (nadajnik) lub zaczynasz odbierać dane (odbiornik). Wtyk CE jest podłączony do dowolnego nieużywanego Port we/wy na odbiorniku AVR i jest ustawiony jako wyjście (ustaw bit na jeden w rejestrze DDx, gdzie x jest literą portu). Atmega88: PB1, ATtiny26: PA0, ATtiny85: PB3SPI Chip Select (CSN) Znany również jako „Ship wybierz nie . Styk CSN jest również podłączony do dowolnego nieużywanego portu we/wy w odbiorniku AVR i ustawiony na wyjście. Pin CSN jest cały czas utrzymywany w stanie wysokim, z wyjątkiem sytuacji, gdy należy wysłać polecenie SPI z AVR do nRF. Atmega88: PB2, ATtiny26: PA1, ATtiny85: PB4SPI Clock (SCK) Jest to zegar szeregowy. SCK łączy się z pinem SCK w AVR. Atmega88: PB5, ATtiny26: PB2, ATtiny85: PB2SPI Wyjście Master Wejście Slave (MOSI lub MO) To jest linia danych w systemie SPI. Jeśli twój układ AVR obsługuje transfer SPI podobnie jak Atmega88, łączy się to również z MOSI na AVR i jest ustawione jako wyjście. W AVR, które nie mają SPI, takie jak ATtiny26 i ATtiny85, zamiast tego są dostarczane z USI, a arkusz danych mówi: „Tryb trójprzewodowy USI jest jest zgodny z trybem 0 i 1 interfejsu szeregowego interfejsu peryferyjnego (SPI), ale nie ma funkcji wyboru pinu podrzędnego (SS). Jednak ta funkcja może być w razie potrzeby zaimplementowana w oprogramowaniu” „SS” jest tym samym, co „CSN” I po kilku poszukiwaniach znalazłem ten blog, który pomógł mi przydzielić. Aby uruchomić USI do SPI, dowiedziałem się, że muszę podłączyć pin MOSI z nRF do pinu MISO na AVR i ustawić go jako wyjście. Atmega88: PB3, ATtiny26: PB1, ATtiny85: PB1SPI Wejście główne Wyjście podrzędne (MISO lub MI) Jest to linia danych w systemie SPI. chip obsługuje transfer SPI, taki jak Atmega88, łączy się z MISO na AVR, a ten pozostaje jako wejście. Aby działał na ATtiny26 i ATtiny85, musiałem użyć USI, jak wspomniano powyżej. Działało to tylko wtedy, gdy podłączyłem pin MISO na nRF do pinu MOSI na AVR i ustawiłem go jako wejście i włączyłem wewnętrzne podciąganie. Atmega88: PB4, ATtiny26: PB0, ATtiny85: PB0Interrupt Request (IRQ) Pin IRQ nie jest konieczny, ale świetny sposób na poznanie, kiedy coś się stało z nRF. możesz na przykład powiedzieć nRF, aby ustawiło wysokie IRQ po odebraniu pakietu lub po zakończeniu udanej transmisji. Bardzo przydatne! Jeśli twój AVR ma więcej niż 8 pinów i dostępny pin przerwania, gorąco sugeruję podłączenie IRQ do tego i skonfigurowanie żądania przerwania. Atmega88: PD2, ATtiny26: PB6, ATtiny85: -

Krok 4: Podstawowy schemat połączeń

Ten schemat połączeń jest schematem

Krok 5: Kod

Aby uzyskać kod, odwiedź GitHub