Mesurador d'energia sense fils amb control de càrrega: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

INTRODUCCIÓ

Canal de Youtube::::

Aquest projecte es basa en el microcontrolador Atmega16 d’Atmel com a cervell principal per al càlcul.

El mòdul de comunicació sense fils NRF24L01 + s’utilitza per a la transmissió de dades sense fils.

Avui tenim centenars i milers de comptadors d’energia instal·lats en un complex d’apartaments, centre comercial, escola, universitat, albergs i molt més. El problema sorgeix quan un empleat llegeix el comptador per calcular la factura per comptador d’energia. Requereix molta mà d’obra i cost.

Aquí he plantejat un projecte senzill que permetrà estalviar mà d'obra i costos en transmetre automàticament el recompte d'energia de diversos comptadors d'energia al proveïdor d'allotjament o servei.

He pres dades del comptador Three Energy i he transmès les dades al receptor, que calcula la càrrega i el consum total per metre.

Si la càrrega supera el nivell permès, s'inicia un brunzidor.

Les dades es guarden al costat del remitent, de manera que no es produeix cap pèrdua de dades si el receptor està apagat o es perd la connectivitat.

Aquí teniu el vídeo de treball.

Els diferents components són:

• Mesurador d'energia X 3
• NRF24L01 X 2
• Atmega16 X 2
• Optocoplador X 3

Pas 1: Configuració del mesurador d'energia

1. Obriu primer el comptador d'energia

2. Només cal que talleu el terminal del càtode del LED Cal

3. Soldeu 2 cables als 2 extrems del LED.

4. Connecteu el càtode del LED al Pin1 de l’optoacoblador (MCT2E) i l’altre extrem del LED al Pin2 de l’optoacoblador.

5. Connecteu el pin 4 de l’optoacoblador a un fil negre i el Pin5 al fil marró. Connecteu el cable negre a la terra de la placa de circuit per als projectes de lectura de comptadors d’energia prepagats o de comptadors automàtics. El cable marró transporta la sortida de pols.

6. Connecteu la font d'alimentació i carregueu-la segons la imatge.

Pas 2: Algo bàsic per al càlcul

Aquí el mesurador s’interfaccia amb el microcontrolador a través del pols que sempre parpelleja al comptador. A més, el pols es calcula segons el seu període de parpelleig, utilitzant aquest principi, el vam calcular per a una unitat i, en conseqüència, quina càrrega tindrà una unitat.

Després de 0,3125 watts d’energia, el LED del mesurador (calibrar) parpelleja. Vol dir que si fem servir una bombeta de 100 watts durant un minut, el pols parpellejarà 5,3 vegades en un minut. I això es pot calcular mitjançant la fórmula donada.

Pols = (Taxa de pols del metre * watt * 60) / (1000 * 3600)

Si la freqüència de pols del mesurador és de 3200 imp i el watt utilitzat és de 100, ho tenim

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

Pols = 5,333333333 per minut

Si es van produir 5.3333333333 pulsacions en un minut, en una hora es produiran pulsacions..

Pols = 5.3333333333 * 60 Pols = ~ 320 ~ 320 Els polsos es produiran en una hora

Així, en una hora, la bombeta de 100 watts va consumir 100 w d’electricitat i gairebé 320 polsos parpellegen.

Ara podem calcular un impuls d'electricitat consumit en watts

Un pols (watt) = 100 / 320

Un pols (watt) = 0,3125

Vol dir que 0,3125 watts d’electricitat van consumir un sol pols.

Ara Unitats Unitats = (energia d'un impuls (electricitat)) * impulsos / 1000

Si Un pols = 0,3125 watt Impulsos en 10 hores = 3200

Llavors la unitat serà Unitat = (0,3125 * 3200) / 1000 Unitat = 1 significa, una unitat en 10 hores per a una bombeta de 100 watts.

Ara suposem que una taxa unitària és de 7 rúpies i, per un impuls únic, el cost serà

Cost d'un pols únic = (7 * energia d'un impuls consumit) / 1000

Cost de pols únic = (7 * 0,3125) / 1000

Cost de pols únic = 0,0021875 rupia

Pas 3: Nrf24L01 (crèdit a

Estudieu aquest enllaç

El mòdul nRF24L01 és un impressionant mòdul de RF que funciona a la banda de 2, 4 GHz i és perfecte per a la comunicació sense fils en una casa perquè penetrarà fins i tot a gruixudes parets de formigó. El nRF24L01 fa tota la programació dura i fins i tot té una funció per comprovar automàticament si les dades transmeses es reben a l’altre extrem. Hi ha un parell de versions diferents dels xips de la família nRF i tots semblen funcionar en un manera similar. Per exemple, he utilitzat el mòdul nRF905 (433 MHz) amb gairebé el mateix codi que faig servir al nRF24L01 i al nRF24L01 + sense cap problema. Aquests petits mòduls tenen un abast impressionant, amb algunes versions que gestionen la comunicació de fins a 1000 m (vista lliure) i fins a 2000 m amb una antena biquad.

nRF24L01 versus nRF24L01 +

La versió (+) és la nova versió actualitzada del xip i admet una velocitat de dades d’1 Mbps, 2 Mbps i un “mode de llarga distància” de 250 kbps, que és molt útil quan voleu ampliar la durada de la retransmissió. que he utilitzat a les meves publicacions anteriors) només admeten una velocitat de dades de 1 Mbps o 2 Mbps. Tots dos models són compatibles entre si, sempre que estiguin configurats a la mateixa velocitat de dades. Com que tots dos costen aproximadament el mateix (gairebé res), us recomanaria que comprés la versió +.

Primera part: configuració Diferències de connexió El mòdul nRF24L01 té 10 connectors i la versió + en té 8. La diferència és que la versió + en lloc de tenir dos 3, 3 V i dos GND, té la seva terra (la que té un quadrat blanc al voltant) i Subministrament de 3, 3 V, un al costat de l’altre. Si canvieu el mòdul d’una versió + nova a una antiga, assegureu-vos de no oblidar-vos de moure el cable GND al lloc adequat, en cas contrari, reduirà el circuit. Aquí teniu una imatge de la versió + (vista superior), on podeu veure totes les connexions etiquetades. La versió antiga té dues connexions GND a la part superior en lloc de a l'extrem inferior dret.

Font d'alimentació (GND i VCC) El mòdul s'ha d'alimentar amb 3, 3 V i no es pot alimentar amb una font d'alimentació de 5 V. Com que necessita molt poc corrent, faig servir un regulador lineal per baixar el voltatge a 3, 3 V. Per fer-nos les coses una mica més fàcils, el xip pot gestionar 5 V als ports d'E / S, cosa que és bo ja que ho faria Ser un problema per regular tots els cables d'E / S del xip AVR. L'activació de xip (CE) s'utilitza per enviar les dades (transmissor) o començar a rebre dades (receptor). El pin CE està connectat a qualsevol Port d'E / S a l'AVR i s'estableix com a sortida (es defineix el bit a un al registre DDx on x és la lletra del port.) Atmega88: PB1, ATtiny26: PA0, ATtiny85: PB3SPI Chip Select (CSN) També conegut com a "Ship no seleccioneu ". El pin CSN també està connectat a qualsevol port d'E / S no utilitzat de l'AVR i configurat com a sortida. El pin CSN es manté elevat en tot moment, excepte quan s’envia una ordre SPI des de l’AVR al nRF. Atmega88: PB2, ATtiny26: PA1, ATtiny85: PB4SPI Clock (SCK) Aquest és el rellotge sèrie. El SCK es connecta al PIN SCK de l’AVR. com l'Atmega88, també es connecta a MOSI a l'AVR i s'estableix com a sortida. A AVR's que no tenen SPI, com ATtiny26 i ATtiny85, vénen amb USI i la fitxa tècnica que diu: "El mode de tres fils USI és compatible amb els modes 0 i 1 de la interfície perifèrica de sèrie (SPI), però no té la funcionalitat de pin de selecció esclava (SS). No obstant això, aquesta característica es pot implementar al programari si és necessari "El" SS "a què es fa referència és el mateix que" CSN " I després d'algunes investigacions, vaig trobar aquest bloc que em va ajudar a assignar-me. Per aconseguir que l'USI funcionés a SPI, vaig descobrir que havia de connectar el pin MOSI del nRF al pin MISO de l'AVR i configurar-lo com a sortida.: PB3, ATtiny26: PB1, ATtiny85: PB1SPI Entrada principal Sortida esclava (MISO o MI) Aquesta és la línia de dades del sistema SPI. el xip admet la transferència de SPI com l'Atmega88, es connecta a MISO a l'AVR i aquest es manté com a entrada. Això només va funcionar quan vaig connectar el pin MISO del nRF al pin MOSI de l’AVR i el vaig configurar com a entrada i activo el pullup intern. Atmega88: PB4, ATtiny26: PB0, ATtiny85: PB0 Sol·licitud d’interrupció (IRQ), però una gran manera de saber quan li ha passat alguna cosa al nRF. per exemple, podeu dir al nRF que estableixi l'IRQ com a alt quan es rep un paquet o quan es completa una transmissió amb èxit. Molt útil! Si el vostre AVR té més de 8 pins i un pin d'interrupció disponible, us recomanaria que connecteu l'IRQ a aquest i configureu una sol·licitud d'interrupció. Atmega88: PD2, ATtiny26: PB6, ATtiny85: -

Pas 4: diagrama bàsic de connexió

Aquest diagrama de connexió és un esquema

Pas 5: Codi

Per obtenir CODI, visiteu GitHub