Elektronika
Smart Energy Sensor - bezinwazyjny licznik energii - PCB do projektu AVT 5690
- Umożliwia budowę bezinwazyjnego czujnika zużycia energii elektrycznej, który zlicza błyski diody LED licznika i przekazuje dane radiowo do odbiornika współpracującego z Domoticz. Wersja A zawiera płytki PCB.
Smart Energy Sensor - płytki drukowane do AVT5690
Płytki PCB do wykonania bezinwazyjnego czujnika zużycia energii elektrycznej z nadajnikiem bateryjnym i odbiornikiem Wi-Fi.
Bezinwazyjny odczyt zużycia energii z diody licznika
AVT5690 Smart Energy Sensor to projekt systemu do bezinwazyjnego monitorowania zużycia energii elektrycznej. Zamiast ingerować w licznik lub instalację, nadajnik obserwuje błyski diody LED w liczniku energii i zlicza impulsy odpowiadające zużyciu prądu.
System składa się z dwóch modułów: bateryjnego nadajnika montowanego naprzeciwko diody licznika oraz odbiornika z Wi-Fi, który odbiera dane radiowo w paśmie 433 MHz i przekazuje je do systemu Domoticz albo innego serwera. Wersja A obejmuje płytki PCB; elementy elektroniczne, moduły radiowe, moduł Wi-Fi, obudowy, baterię i zaprogramowane mikrokontrolery trzeba skompletować osobno.
Karta techniczna
AVT5690
Dwumodułowy system Smart Energy Sensor do bezinwazyjnego monitorowania zużycia energii elektrycznej na podstawie impulsów świetlnych z licznika.
| Wersja | A - płytki PCB |
| Typ urządzenia | bezinwazyjny czujnik zużycia energii elektrycznej |
| Nazwa projektu | Smart Energy Sensor |
| Struktura systemu | moduł nadajnika optycznego i moduł odbiornika z Wi-Fi |
| Zasada pomiaru | zliczanie błysków diody LED licznika energii elektrycznej |
| Sposób montażu nadajnika | naprzeciwko diody LED licznika, bez ingerencji w licznik i instalację elektryczną |
| Odległość od diody licznika | do ok. 30 cm według założeń projektu |
| Licznik impulsów | do 65535 impulsów/h |
| Mikrokontroler nadajnika | STM32L031F4P6, tryb niskiego poboru energii |
| Czujnik optyczny nadajnika | fototranzystor do detekcji błysków diody LED licznika |
| Zasilanie nadajnika | bateria CR2477 |
| Czas pracy nadajnika | ok. 5…6 lat przy stałej licznika 6400 imp/kWh |
| Pomiar baterii nadajnika | tak, z informacją przekazywaną do odbiornika |
| Próg niskiego napięcia nadajnika | 1,9 V, zabezpieczenie przed niekontrolowaną pracą |
| Transmisja nadajnik-odbiornik | radio 433 MHz, moduły HOPE-RF |
| Moc nadajnika | 13 dBm |
| Zasięg radiowy | ponad 100 m w terenie otwartym; w budynku zależnie od warunków propagacji |
| Mikrokontroler odbiornika | STM32F030F4P6 |
| Moduł Wi-Fi odbiornika | ESP8266 Wroom-02 lub ESP-07/07s |
| Odbiornik radiowy | RFM219SW, pasmo 433 MHz |
| Zasilanie odbiornika | micro USB, np. ładowarka telefonu |
| Pobór mocy odbiornika | niecałe 0,4 W |
| Integracja z automatyką | Domoticz, możliwość wysyłania danych do innego serwera, np. Thingspeak |
| Konfiguracja użytkownika | SSID Wi-Fi, hasło, adres IP serwera, stała licznika imp/kWh i ID czujnika |
| Płytki PCB | 60x37 mm oraz 55x70 mm |
Wersja A - płytki PCB i wykaz elementów
AVT5690 A - płytki PCB nadajnika i odbiornika. Elementy elektroniczne, moduły radiowe, moduł Wi-Fi, obudowy, bateria, złącza oraz zaprogramowane mikrokontrolery trzeba skompletować osobno.
| Nadajnik - rezystory | R1, R2, R9 - 100kΩ; R3, R5 - 10kΩ; R4 - 220kΩ potencjometr miniaturowy; R6 - 1,5MΩ; R7 - 180kΩ; R8 - 1MΩ |
| Nadajnik - kondensatory | C1 - 1µF; C2 - 100nF; C3, C4 - 4,3pF |
| Nadajnik - półprzewodniki i moduły | T1 - TEPT4400; IC1 - MCP6142; IC3 - STM32F031F4P6; RF - RFM119W |
| Nadajnik - pozostałe | X1 - kwarc zegarkowy 32,768 kHz; JP1, JP3 - goldpin; BAT - koszyk CR2477 + bateria; obudowa Z94 |
| Odbiornik - rezystory | R1, R3, R4, R7, R8 - 10kΩ; R2 - 4,7kΩ; R5, R6, R9 - 1kΩ |
| Odbiornik - kondensatory | C1, C4, C6 - 100µF/6,3V; C2, C3, C5, C7 - 100nF |
| Odbiornik - półprzewodniki i moduły | PWR, Wi-Fi_CONN, ERROR - LED SMD0805; D1 - SK14; IC1, IC2 - Wroom02 lub ESP07; IC3 - STM32F030F4P6; IC4 - LM1117 3,3V; RF1 - RFM219SW |
| Odbiornik - pozostałe | USB - micro USB; RST_ESP - microswitch; goldpin 1×20 + zworka; obudowa Z123 |
Notes
Nadajnik należy ustawić możliwie dokładnie naprzeciwko diody LED licznika. Fototranzystor powinien być osłonięty przed światłem dziennym, a w obudowie należy wykonać niewielki otwór naprowadzający światło z diody licznika.
Czułość toru optycznego reguluje się potencjometrem R4. Regulację warto wykonywać dopiero po zamontowaniu nadajnika przy liczniku, ponieważ odległość od diody i światło otoczenia wpływają na pewność zliczania impulsów.
Nadajnik wysyła wynik co godzinę, dlatego pojedyncze zmiany ustawienia czujnika mogą być widoczne w systemie dopiero po następnym okresie raportowania. Warto pozostawić urządzenie na dłuższy test i porównać wskazania z licznikiem.
Do odbiornika można przypisać dowolną liczbę nadajników, ale każdy pomiar powinien mieć poprawnie skonfigurowany identyfikator czujnika oraz stałą licznika, np. liczbę impulsów na kWh podaną na obudowie licznika energii.
Odbiornik wymaga zaprogramowania STM32 oraz modułu ESP8266, a następnie konfiguracji Wi-Fi i parametrów serwera. Tryb konfiguracji ESP umożliwia wprowadzenie SSID, hasła, adresu IP serwera Domoticz, stałej licznika oraz ID czujnika.
Uwaga: projekt jest przeznaczony do bezinwazyjnego odczytu impulsów świetlnych z licznika. Nie należy otwierać licznika, naruszać plomb, ingerować w instalację elektryczną ani modyfikować urządzeń należących do operatora sieci. Nadajnik powinien być mocowany wyłącznie zewnętrznie, bez wpływu na pracę licznika.
Najczęściej zadawane pytania
Nadajnik zlicza błyski diody LED licznika energii. Odbiornik przelicza liczbę impulsów na energię, używając stałej licznika, czyli liczby impulsów przypadających na 1 kWh, podanej na obudowie danego licznika.
Nie. Założeniem projektu jest brak ingerencji w licznik i instalację. Nadajnik obserwuje diodę LED licznika z zewnątrz, a pomiar odbywa się optycznie. Odbiornik jest osobnym modułem komunikacyjnym zasilanym z USB.
Nadajnik jest zasilany bateryjnie, więc większość czasu pracuje w trybie niskiego poboru energii. Rzadkie raportowanie zmniejsza zużycie baterii i pozwala uzyskać wieloletni czas pracy, przy jednoczesnym zachowaniu wystarczającej rozdzielczości do analizy zużycia energii.
To maksymalna liczba impulsów, którą nadajnik może zliczyć w jednym okresie godzinowym. Przy typowych stałych liczników daje to duży zapas, ale przy nietypowo wysokiej stałej impulsów/kWh i dużym poborze mocy warto sprawdzić, czy limit nie zostanie przekroczony.
Najczęstsze przyczyny to błędnie wpisana stała licznika, zła pozycja nadajnika względem diody LED, wpływ światła otoczenia, zbyt mała czułość toru optycznego albo pominięte impulsy po zmianie ustawienia. Po montażu warto porównać wskazania z licznikiem przez kilka okresów raportowania.
