Iot alapú villamosenergia-fogyasztásmérő az esp12 és az arduino segítségével

Mindannyian ismerünk olyan villamosenergia-fogyasztásmérőket, amelyeket mindenki házába vagy irodájába telepítenek az áramfogyasztás mérésére. Minden hónap végén sokan aggódunk a magas villanyszámla miatt, és egyszer-egyszer meg kell néznünk az energiamérőt. De mi van akkor, ha figyelemmel kísérhetjük a világ bármely pontjáról felhasznált villamos energiánkat, és SMS-t / e-mailt kapunk, amikor az energiafogyasztás eléri a küszöbértéket. Itt építünk egy IoT-alapú energiamérő projektet.

Korábban építettünk egy Energiamérő áramkört, amely SMS-t küld Önnek a számláról a GSM modul segítségével. Ebben a projektben intelligens villamosenergia-mérőt készítünk az Arduino és az ESP8266 Wi-Fi modul segítségével, amely nemcsak SMS-t / e-mailt küld Önnek a villanyszámlájáról, hanem a világ bármely pontjáról és bárhonnan figyelheti az energiafelhasználást. Itt ACS712 áramérzékelőt használtunk az energiafogyasztás mérésére, rövidesen megbeszéljük.

Segítséget nyújtunk az IFTTT platformhoz, hogy összekapcsoljuk a Wi-Fi-t az SMS / E-mail értesítésekkel. Az MQTT Dashboard Android alkalmazást is felhasználjuk az energiafelhasználás figyelemmel kísérésére. Így kezdjük el….

Szükséges anyagok:

1. Arduino Uno
2. ESP12 / NodeMCU
3. ACS712-30Amp áramérzékelő
4. Bármely váltóáramú készülék
5. Férfi-női vezetékek

Az ACS712 áramérzékelő működése:

A projekt építése előtt nagyon fontos megértenünk az ACS712 áramérzékelő működését, mivel ez a projekt legfontosabb eleme. Az áram mérése, különösen az AC áram mindig nehéz feladat a zaj és a helytelen elszigetelési probléma stb. Miatt. De ennek az Allegro által tervezett ACS712 modulnak köszönhetően sokkal könnyebbé vált.

Ez a modul a Hall-effektus elvén működik, amelyet Dr. Edwin Hall fedezett fel. Elve szerint, amikor egy áramvezető vezetőt mágneses mezőbe helyeznek, annak szélein feszültség keletkezik, merőlegesek mind az áram, mind a mágneses mező irányára. Ne mélyüljünk bele mélyen a koncepcióba, hanem egyszerűen úgy fogalmazzunk, hogy hall érzékelővel mérjük a mágneses teret egy áramvezető körül. Ez a mérés millivoltban történik, amelyet hall-feszültségnek neveztünk. Ez a mért csarnokfeszültség arányos a vezetéken keresztül áramló árammal.

Az ACS712 áramérzékelő használatának legfőbb előnye, hogy képes mérni mind az AC, mind az egyenáramot, és elszigetelést biztosít a terhelés (AC / DC terhelés) és a mérőegység (mikrovezérlő rész) között is. Amint a képen látható, a modulon három csap van, amelyek Vcc, Vout és Ground.

A 2 tűs sorkapocson át kell vezetni az áramvezetéket. A modul + 5 V feszültségen működik, így a Vcc-t 5 V-ra kell táplálni, és a földet a rendszer földeléséhez kell csatlakoztatni. A Vout tüskének eltolási feszültsége 2500mV, vagyis amikor nincs áram a vezetéken keresztül, akkor a kimeneti feszültség 2500mV lesz, és ha az áram pozitív, akkor a feszültség nagyobb lesz, mint 2500mV, és amikor az áramló áram negatív, a feszültség kevesebb lesz, mint 2500mV.

Az Arduino analóg csapját használjuk a modul kimeneti feszültségének (Vout) leolvasására, amely 512 (2500mV) lesz, ha a vezetéken nem áramlik áram. Ez az érték csökken, amikor az áram negatív irányban áramlik, és növekszik, amikor az áram pozitív irányba áramlik. Az alábbi táblázat segít megérteni, hogy a kimeneti feszültség és az ADC értéke hogyan változik a vezetéken keresztül áramló áram függvényében.

Ezeket az értékeket az ACS712 adatlapján megadott információk alapján számoltuk ki. Ezeket az alábbi képletek segítségével is kiszámíthatja:

Vout feszültség (mV) = (ADC-érték / 1023) * 5000 vezeték a vezetéken keresztül (A) = (Vout (mv) -2500) / 185

Most, hogy tudjuk, hogyan működik az ACS712 érzékelő, és mit várhatunk tőle. Menjünk tovább a kapcsolási rajzra.

Ezt az érzékelőt használtuk digitális ampermérő áramkör előállítására PIC mikrokontroller és ACS712 segítségével.

Kördiagramm

1. lépés: Jelentkezzen be az IFTTT-be a hitelesítő adatokkal.

2. lépés: A Saját kisalkalmazásokon kattintson az Új kisalkalmazások elemre

3. lépés: Kattintson a + this elemre

4. lépés: Keressen rá az AdaFruitra, és kattintson rá.

5. lépés: Kattintson az AdaFruit IO hírcsatornájának figyelése elemre.

6. lépés: Válassza a Hírcsatorna számlának, a Kapcsolat értéknek „ egyenlőnek”, és válassza azt a küszöbértéket, amelynél e-mailt szeretne kapni. Kattintson a Művelet létrehozása elemre. 4-et használtam küszöbindító értékemként.

7. lépés: Kattintson a + gombra . Keressen a G-mailre, kattintson rá, és jelentkezzen be a g-mail hitelesítő adataival.

8. lépés: Kattintson az e-mail küldés gombra.

9. lépés: Írja le a témát és a testet az ábra szerint, és kattintson a létrehozáshoz.

10. lépés: Kész a „ recept ”. Ellenőrizze és kattintson a Befejezés gombra.

Most elkészültünk a webintegrációval. Menjünk tovább a kódolási részre..

Kód és magyarázat:

Soros kommunikációt használunk az ESP12 és az Arduino között. Tehát, az Arduino és a NodeMCU számára is kódot kell írnunk az átvitelhez és fogadáshoz.

Az adó része, azaz az Arduino Uno kódja:

A teljes Arduino-kód a bemutató végén található. A Jelenlegi érzékelő könyvtárat fogjuk használni, amely letölthető erről a linkről.

Ez a könyvtár beépített funkcióval rendelkezik az áram kiszámításához. Írhatja kódját az áram kiszámításához, de ez a könyvtár pontos árammérő algoritmusokkal rendelkezik.

Először vegye fel az aktuális érzékelő könyvtárát:

#include "ACS712.h"

Készítsen egy tömböt az energia tárolására a NodeMCU-hoz történő elküldéshez.

char watt;

Hozzon létre egy példányt az ACS712-30Amp használatához az A0 PIN kódnál. Változtassa meg az Első argumentumot, ha 20Amp vagy 5 Amp változatot használ.

ACS712 érzékelő (ACS712_30A, A0);

A beállítási funkcióban adjon meg 115200 adatátviteli sebességet a NodeMCU-val való kommunikációhoz. Hívja az érzékelőt. Calibrate () funkció az áramérzékelő kalibrálásához a pontos leolvasás érdekében.

void setup () { Soros.kezdés (115200); érzékelő.kalibrálás (); }

A hurok funkcióban meghívjuk az sensor.getCurrentAC (); függvény az aktuális érték megszerzéséhez és az I. lebegő változó tárolásához . Miután áramot kapott, számítsa ki a teljesítményt a P = V * I képlet segítségével. 230 V-ot használunk, mert ez az európai országokban elterjedt szabvány. Szükség esetén cserélje ki a helyi szolgáltatót

void loop () { úszó V = 230; úszó I = szenzor.getCurrentAC (); úszó P = V * I;

Ezek a vonalak alakítják az energiát Wh-vé.

utolsó_idő = aktuális_idő; current_time = millis (); Wh = Wh + P * ((jelenlegi_idő-utolsó_idő) / 3600000,0);

Most át kell alakítanunk ezt a Wh karakterformává, hogy elküldjük a NodeMCU-nak, ehhez a dtostrf (); az úszót char tömbgé alakítja, így könnyen kinyomtatható:

dtostrf (Wh, 4, 2, watt);

A formátum:

dtostrf (floatvar, StringLengthIncDecimalPoint, numVarsAfterDecimal, charbuf);

Írja ezt a karaktertömböt a soros pufferbe a Serial.write () használatával ; funkció. Ez Wh- értéket küld a NodeMCU-nak.

Soros.írás (watt); késés (10000); }

Kód a vevő alkatrész csomópontjához: MCU ESP12:

Ehhez szükségünk van az AdaFruit MQTT könyvtárra, amely erről a linkről tölthető le.

Most nyissa meg az Arduino IDE alkalmazást. Ugrás a példákra -> AdaFruit MQTT könyvtár -> mqtt_esp8266

Ezt a kódot az AIO kulcsok és a Wi-Fi hitelesítő adatok, valamint az Arduino bejövő soros adatai szerint szerkesztjük.

Először az ESP12 Wi-Fi modul és az AdaFruit MQTT összes könyvtárát belefoglaltuk.

#include #include "Adafruit_MQTT.h" #include "Adafruit_MQTT_Client.h"

Meghatározzuk SSID-jét és jelszavát a Wi-Fi-hez, ahonnan az ESp-12e-t szeretné csatlakoztatni.

#define WLAN_SSID "xxxxxxxx" #define WLAN_PASS "xxxxxxxxxxx"

Ez a szakasz meghatározza az AdaFruit kiszolgálót és a kiszolgáló portot, amelyek “io.adafruit.com”, illetve “1883” javítással vannak rögzítve.

#define AIO_SERVER "io.adafruit.com" #define AIO_SERVERPORT 1883

Cserélje le ezeket a mezőket a felhasználónevével és az AIO kulcsokkal, amelyeket az AdaFruit webhelyéről másolt a Feed készítése közben.

#define AIO_USERNAME "********" #define AIO_KEY "*******************************"

Ezután létrehoztunk egy ESP12 WiFiClient osztályt, hogy csatlakozzunk az MQTT szerverhez.

WiFiClient kliens;

Állítsa be az MQTT kliens osztályt a WiFi kliens és az MQTT szerver és a bejelentkezési adatok megadásával.

Adafruit_MQTT_Client mqtt (& kliens, AIO_SERVER, AIO_SERVERPORT, AIO_USERNAME, AIO_KEY);

Állítson be egy „Power” és „bill” nevű hírcsatornát a változások közzétételéhez.

Adafruit_MQTT_Publish Power = Adafruit_MQTT_Publish (& mqtt, AIO_USERNAME "/ feeds / Power"); Adafruit_MQTT_Publish bill = Adafruit_MQTT_Publish (& mqtt, AIO_USERNAME "/ feeds / bill");

A beállítási funkcióban a Wi-Fi modult csatlakoztatjuk a Wi-Fi hozzáférési ponthoz.

void setup () { Soros.kezdés (115200); késés (10); Serial.println (F ("Adafruit MQTT bemutató")); // Csatlakozás a WiFi hozzáférési ponthoz. Soros.println (); Soros.println (); Serial.print ("Csatlakozás a következőkhöz"); Soros.println (WLAN_SSID); WiFi.begin (WLAN_SSID, WLAN_PASS); …. …. … }

A loop funkcióban ellenőrizni fogjuk az Arduino bejövő adatait, és ezeket az adatokat közzétesszük az AdaFruit IO-n.

void loop () { // Győződjön meg arról, hogy a kapcsolat az MQTT szerverrel él (ezzel létrejön az első // kapcsolat, és a kapcsolat megszűntével automatikusan újra csatlakozik). Lásd alább az MQTT_connect // függvénydefiníciót. MQTT_csatlakozás (); int i = 0; float watt1;

Ez a funkció ellenőrzi az Arduino bejövő adatait, és tárolja ezeket az adatokat watt tömbben a serial.read () függvény használatával.

if (Soros.elérhető ()> 0) { késleltetés (100); // lehetővé teszi az összes elküldött soros vételét, miközben (Soros.elérhető () && i <5) { watt = Soros.olvas (); } watt = '\ 0'; }

Az atof () függvény a karaktereket lebegő értékekké konvertálja, és ezt az úszó értéket egy másik watt1 változóban tároljuk.

watt1 = atof (watt);

Számolja ki a számla összegét úgy, hogy megszorozza a teljesítményt (Wh-ben) az energia tarifával, és ossza el 1000-vel, hogy a teljesítmény KWh-ban alakuljon ki.

számla_összeg = watt1 * (energiatarifa / 1000); 1egység = 1kwH

Most közzétehetünk cuccokat!

Serial.print (F ("\ nA Power val küldése")); Soros.println (watt1); Soros.nyomtatás ("…");

Ez a kódrészletet közzéteszi teljesítmény értékeket a teljesítmény takarmány

if (! Power.publish (watt1)) { Serial.println (F ("sikertelen")); } else { Serial.println (F ("OK!")); }

Ez közzéteszi a villanyszámlát a számlacsatornában .

if (! bill.publish (bill_amount)) { Soros.println (F ("Nem sikerült")); } else { Serial.println (F ("OK!")); }

Számlánk összege gyorsan változhat, de az IFTTT-nek időbe telik az applet elindítása, így ezek a sorok időt adnak az aktiválásra, hogy küszöbértékű e-maileket kaphassunk.

Módosítsa a bill_amount értéket, amelyre e-mailt szeretne kapni. Ezenkívül módosítsa az IFTTT AdaFruit IO beállításait.

if (számla_összeg == 4) { for (int i = 0; i <= 2; i ++) { bill.publish (számla_összeg); késés (5000); } számla_összeg = 6; }

Az Arduino és a NodeMCU ESP12 teljes kódja az oktatóanyag végén található.

Most töltse fel a kódokat mindkét táblára. Csatlakoztassa a hardvert az áramköri ábra szerint, és nyissa meg az io.adafruit.com oldalt. Nyissa meg az imént létrehozott irányítópultot. Látni fogja, hogy az Energiafogyasztás és az áramszámla frissül.

Ha a számlát ért INR 4 , akkor kapsz egy e-mailt, mint ez.

Android-alkalmazás a villamosenergia-fogyasztás ellenőrzésére:

Az értékek figyeléséhez használhatja az Android App alkalmazást. Ehhez töltse le az MQTT Dashboard android alkalmazást a Play áruházból vagy erről a linkről.

Az io.adafruit.com céggel való kapcsolat létrehozásához kövesse az alábbi lépéseket:

1. lépés: Nyissa meg az alkalmazást, és kattintson a „+” jelre. Töltse ki a kliens azonosítóját, amit csak akar. A kiszolgáló és a port ugyanaz marad, mint a képernyőképen látható. Az AdaFruit IO irányítópultról megkapja a felhasználónevet és a jelszót (aktív kulcs) az alábbiak szerint.

Az Aktív kulcs az Ön jelszava.

2. lépés: Válassza az Árammérő elemet, majd válassza a Feliratkozás lehetőséget. Az előfizetésnél adja meg a barátságos nevet és a témát. A témakör formátuma a " felhasználóneved" / hírcsatornák / "hírneve", és kattints a létrehozás gombra.

3. lépés: Ugyanígy iratkozzon fel a számlázási hírcsatornára.

4. lépés: Mivel készülékei energiát fogyasztanak, a frissített értékek megjelennek a Teljesítmény és a Számla alatt .

Így hozhat létre intelligens villamosenergia-fogyasztásmérőt, amelyet nemcsak a világ bármely pontjáról figyelhetünk, de az e-mail is kiváltható, ha magas a villamosenergia-fogyasztásunk.

Ellenőrizze az összes IoT-projektet is.