सरल ऊर्जा निगरानी उपकरण

अब अधिक से अधिक लोग बिजली की खपत की निगरानी के विषय में रुचि रखते हैं।
कुछ मामलों में, यह ज्ञान बहुत महत्वपूर्ण है (उदाहरण के लिए, आपके देश के घर के लिए 8kW बिजली आवंटित की गई है और आपको यह समझने की आवश्यकता है कि आप अनुमत सीमा, आदि के कितने करीब हैं)।
पहले से तैयार उत्पाद हैं, उनमें से एक पहले से ही हैबे पर समीक्षा का नायक था।

लेकिन हम उन लोगों में से नहीं हैं जो आसान तरीकों की तलाश कर रहे हैं और इस तरह की डिवाइस बनाएंगे:


ऐसा सेंसर हाथों में गिर गया:


शेष घटकों का उपयोग सबसे सस्ती किया जाएगा और प्राथमिकता उन लोगों को दी जाएगी जो पहले से ही उपलब्ध हैं।

नोट : चूंकि यह योजना बहुत जटिल नहीं है, इसलिए मैं इसे इसकी संपूर्णता में नहीं दूंगा, लेकिन केवल कुछ विशेषताओं पर चर्चा करूंगा।
इस उपकरण को बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली सभी उपयोगी सामग्रियों और पुस्तकालयों के लिंक लेख के अंत में स्थित हैं।

सेंसर, जिसकी फोटो ऊपर दी गई है, एक गैर-इनवेसिव करंट सेंसर (100A तक) है। सेंसर आउटपुट चालू है।
यह सेंसर सीधे arduino के एनालॉग इनपुट से कनेक्ट नहीं किया जा सकता है (अधिक सटीक रूप से, यह कर सकता है, लेकिन यह कोई लाभ नहीं लाएगा)।
मापा मूल्य के पर्याप्त मूल्य प्राप्त करने के लिए, हमें निम्नलिखित योजना के अनुसार कई तत्वों को जोड़ने और सेंसर को जोड़ने की आवश्यकता है:

योजना के लिए तर्क और तत्वों के नाममात्र मूल्यों की गणना निम्न लिंक पर दी गई है।

इस प्रकार, हम वर्तमान मूल्य को माप सकते हैं, लेकिन हमारा लक्ष्य बिजली की खपत को मापना है।
हम सुप्रसिद्ध सूत्र का उपयोग करते हैं: P = U * I।

और ऐसा लगता है कि दाईं ओर के सभी मान ज्ञात हैं। लेकिन वोल्टेज मान, दुर्भाग्य से, बड़ी सीमाओं के भीतर उतार-चढ़ाव हो सकता है और, एक अच्छे तरीके से, इसे बहुत सटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए भी मापा जाना चाहिए।

इस टिप्पणी को देखते हुए, हम तुरंत कह सकते हैं कि डिवाइस बहुत सटीक नहीं होगा, बल्कि मापा मूल्यों का मूल्यांकन करने की क्षमता के साथ कुछ संकेतक होगा, लेकिन एक त्रुटि के साथ, जो वोल्टेज मान पर भी निर्भर करता है। मामले में आपके पास एक पावर स्टेबलाइजर स्थापित है - यह त्रुटि कम हो गई है।

सेंसर के कनेक्शन के साथ, अब आपको बाकी घटकों से निपटने की आवश्यकता है।

ATmega168 चिप और Cyrillic समर्थन के साथ 12x2 एलसीडी arduinka में महारत हासिल करने में मेरे पहले कदम से छोड़ दिए गए थे - हम उनका उपयोग करेंगे।

प्रोटोटाइपिंग चरण में, यह पता चला कि एटीमेगा 1616 है, लेकिन इसके लिए कैपेसिटर की एक जोड़ी के साथ कोई क्वार्ट्ज नहीं है। लेकिन, जैसा कि सभी जानते हैं, एटमेगा आसानी से आंतरिक ऑसिलेटर के साथ 8 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर काम कर सकता है।

ऑपरेशन का यह तरीका पूरी तरह से सामान्य है, लेकिन आंतरिक थरथरानवाला की सटीकता कम है। निर्मित डिवाइस के लिए, यह महत्वपूर्ण नहीं है।

ऑपरेशन के इस एमके मोड को सक्षम करने के लिए, आपको फ़्यूज़ को ठीक करने की आवश्यकता है। Arduino वातावरण का उपयोग करके फ्यूजन को बदला जा सकता है, लेकिन यह केवल बूटलोडर फर्मवेयर के समय पर किया जाता है।

एक सफल फर्मवेयर के घटक:

1. Arduino ISP सिले स्केच के साथ Arduink
2. "प्रायोगिक" एमके (या एक टांका रहित लेआउट, जहां एक न्यूनतम "शरीर किट" के साथ एक arduinka इकट्ठा किया जाता है) के लिए एक डुबकी सॉकेट के साथ Arduinka)
3. Arduinki (या Arduinki और ब्रेडबोर्ड) को जोड़ने के लिए कई तार
4. "नए बोर्ड" के लिए सही प्रविष्टि

ध्यान दें, यदि आपके पास पहले से ही Arduino बूटलोडर के साथ एमके है, तो आपको एक क्वार्ट्ज रेसट्रेटर का उपयोग करके बूटलोडर को अपडेट करने की आवश्यकता है।

फर्मवेयर सफल था, एमके ने आंतरिक ऑसिलेटर पर अर्जित किया।

अब मुझे यह सोचना था कि डिस्प्ले और बटनों को कैसे जोड़ा जाए।

यह कार्य काफी सरल है और इसे सभी उदाहरणों में किया जा सकता है (नीचे लिंक देखें)।

हम डिस्प्ले को 4-बिट मोड में (उपयोग किए गए डिजिटल पिन को बचाने के लिए) कनेक्ट करते हैं।
डिस्प्ले पिन में से एक इसके विपरीत के लिए जिम्मेदार है। मैं स्केच से कंट्रास्ट को समायोजित करने में सक्षम होना चाहता था। किए गए कार्य की तुलना में जल्दी नहीं: हम इस आउटपुट को पीडब्लूएम के साथ एक मुफ्त पिन से जोड़ते हैं (इसके अलावा, हम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर को 10 μF पर डालते हैं - चौरसाई के लिए)।

चूंकि यह दो बटन का उपयोग करने की योजना बनाई गई थी, इसलिए सबसे सरल समाधान प्रत्येक बटन को अपने डिजिटल पिन पर लटका देना और उनकी स्थिति की निगरानी करना होगा, लेकिन यह किसी भी तरह से तुच्छ है।

मैंने बटन के लिए केवल एक पिन (एनालॉग) का उपयोग करने का निर्णय लिया।

सर्किट बहुत सरल है - बटन एक के बाद एक क्रमिक रूप से जुड़े हुए हैं, प्रत्येक बटन के समानांतर - अपना स्वयं का रोकनेवाला। इस डिजाइन के साथ श्रृंखला में एक और रोकनेवाला है। यह संपूर्ण सर्किट "पृथ्वी" और "भोजन" के बीच शामिल है। इस प्रकार, एक वोल्टेज विभक्त प्राप्त किया जाता है।


सर्किट (और चयनित प्रतिरोधों) की ख़ासियत यह है कि यह आपको किसी भी बटन और "बोनस" के दबाव को ट्रैक करने की अनुमति देता है - एक ही बार में दो बटन दबाने का तथ्य, जिसे हम स्केच लिखते समय उपयोग करेंगे।

सबसे पहले, मैंने एक सोल्डरलेस ब्रेडबोर्ड पर एक प्रोटोटाइप इकट्ठा किया:


मैंने एक छोटा स्केच लिखा था जो सेंसर को प्रदूषित करता था, आवश्यक गणना करता था और डिस्प्ले पर डेटा प्रदर्शित करता था - सब कुछ उम्मीद के मुताबिक काम करता था।

केवल आश्चर्य यह था कि सेंसर, जो तार से जुड़ा नहीं है, जिस वर्तमान में हम मापना चाहते हैं, गैर-शून्य मान देता है - एक छोटा "स्थिर घटक" है (सेंसर और एमसी के एनालॉग इनपुट के बीच अपूर्ण तत्वों के कारण)। इसलिए, इसे खत्म करने के लिए स्केच में "ऑटो-कैलिब्रेशन" के एक सरल तंत्र को जोड़ने का निर्णय लिया गया था।

अब हम "हार्डवेयर में" के कार्यान्वयन के लिए आगे बढ़ सकते हैं।

एक डिवाइस के लिए एक मुद्रित सर्किट बोर्ड करने के लिए, IMHO, inexpedient है - मैंने बढ़ते हुए हैंग करके एक मुद्रित ब्रेडबोर्ड पर सब कुछ करने का फैसला किया।

डिवाइस के लिए एक आवास खरीदा गया था। चुनाव "आंख से" किया गया था (प्रदर्शन का आकार और तथ्य यह है कि इसके आगे दो बटन होने चाहिए, यह निर्धारित कर रहे थे)।

कुछ घटकों की तस्वीरें जिन्हें बाद के पुनरावृत्तियों में उपयोग किया गया था:


अपनी खुद की सुविधा के लिए, मैंने दो बोर्डों का एक उपकरण बनाने का फैसला किया।

शीर्ष पर एक डिस्प्ले, बटन, कनेक्टर और डिस्प्ले और सेंसर से संबंधित अधिकांश "ढीले सामान" हैं।
निचले बोर्ड पर सॉकेट में एक atmega168 चिप, कैपेसिटर (पावर के लिए) और प्रोग्रामर को जोड़ने के लिए एक कनेक्टर है। यह बोर्ड लगभग खाली है।

मैंने बोर्डों को जोड़ने के लिए पिन कनेक्टर का उपयोग करने का निर्णय लिया:


बेशक, सभी घटकों को एक बोर्ड (प्रदर्शन के तहत रखा गया माइक्रोकंट्रोलर) पर रखा जा सकता है, लेकिन मैं एक सख्त स्थापना नहीं करना चाहता था, और "विकास रिजर्व" को छोड़ना अनावश्यक नहीं था (भले ही इसकी आवश्यकता नहीं थी)।

सैंडविच विधानसभा:


यह देखा जा सकता है कि बोर्डों में "पेचीदा" कॉन्फ़िगरेशन है - यह अधिग्रहित मामले के आंतरिक "सजावट" का उल्लंघन नहीं करना है। आवास में प्रोट्रूशियंस अंदर "सैंडविच" को ठीक करते हैं और आवास में ढीले नहीं होने देते।

परियोजना के इस चरण में, मुझे कठिन सोचना पड़ा, अब डिस्प्ले, बटन और कनेक्टर्स के लिए उद्घाटन को कैसे चिह्नित किया जाए और ऐसा करने के लिए ताकि हमें एक गलत पैनल न बनाना पड़े?

मार्गदर्शकों ने मदद की और यह कि बोर्ड को न्यूनतम मंजूरी के साथ बनाया गया था - नाटक लगभग शून्य है।

आवश्यक छिद्रों का अंकन अंदर से बनाया गया था और तात्कालिक साधनों का उपयोग किया गया था।

उन्होंने बटनों के साथ शुरुआत की: उन्होंने एक टूथपेस्ट लिया और पुशर्स के "टॉप" पर धब्बा लगाया - इसके बाद उन्होंने गाइड के साथ मामले में सावधानीपूर्वक "सैंडविच" डाला और मामले के अंदर की छाप बनाई।
फिर मैंने प्राप्त निशान का उपयोग करके छेद को आवश्यक व्यास के साथ ड्रिल किया। और फिर से मैंने बोर्ड की कोशिश की - बिंगो! बटन लगे थे।

इसी तरह, उन्होंने प्रदर्शन फ्रेम को "स्मियर किया" (यह अभी भी पैकेजिंग फिल्म के तहत था) और जोड़तोड़ को दोहराया। परिणाम नीचे देखा जा सकता है।

अंतिम "फिटिंग", सब कुछ सहनीय लगता है:



सबसे पहले मैंने प्रोग्रामर को जोड़ने के लिए एक कनेक्टर बनाने की योजना नहीं बनाई थी: मैंने सोचा था कि मैं हार्डवेयर करूंगा, मैं सभी सॉफ़्टवेयर सामान लिखूंगा, मैं सब कुछ पूरा करूंगा और इसे मामले में डाल दूंगा, लेकिन यह पता चला कि कनेक्टर को हटाना प्रत्येक सॉफ़्टवेयर समायोजन के लिए डिवाइस को डिसाइड करने की तुलना में काफी सरल और सुविधाजनक है।

FT232RL पर प्रोग्रामर का उपयोग कर एक डिवाइस प्रोग्रामिंग:


उपकरण पूरा हो गया है (हालाँकि सॉफ्टवेयर अभी तक जोड़ा नहीं गया है):


डिवाइस के संचालन और इसकी मुख्य विशेषताओं का प्रदर्शन (यहां सॉफ्टवेयर का "अंतिम" संस्करण है):

मैं गुणवत्ता के लिए माफी माँगता हूँ - एक हाथ से "कैमरा" पकड़ना और दूसरे हाथ से कनेक्ट करना, प्रेस करना, एयर कंडीशनर चालू करना आदि बहुत असुविधाजनक है।

स्केच और आवश्यक पुस्तकालय वाला संग्रह यहां उपलब्ध है ।

खरीदारी की सूची

मैं लिंक प्रदान करता हूं जहां मैंने घटक खरीदे हैं। बेशक, आप सस्ता पा सकते हैं।

• ATmega 168 - 145 रूबल।
• वर्तमान सेंसर - 529 रगड़।
• जैक 3.5 मिमी - 79 रूबल। (सेट में तीन हैं, केवल एक की जरूरत है)
• प्रतिरोध और कैपेसिटर - 189 रूबल। (सेट से सभी की जरूरत नहीं है)
• पिन कनेक्टर्स - 319 रूबल। (फिर से, सभी को सेट से जरूरत नहीं है)
• पावर सॉकेट - 20 रूबल।
• एलसीडी 16x2 (अंग्रेजी-रूसी) - 650 रूबल।
• घड़ी का बटन (एच = 13 मिमी) - 19 रूबल। (2 पीसी।)
• केस - 88 रूबल।
• विकास बोर्ड - 870 रूबल। (सभी आवश्यक नहीं)

यह 2.5 हजार से अधिक रूबल निकलता है।

बहुत सारे, लेकिन यदि आप केवल आवश्यक तत्व लेते हैं (और सेट नहीं करते हैं) और उन्हें "सही" स्थानों में खरीदते हैं, तो आप बहुत बचत कर सकते हैं (हालांकि यह इंतजार करने में अधिक समय लगेगा)।

इसके अतिरिक्त, एक ब्रेडबोर्ड, कनेक्टिंग तारों का एक सेट, एक प्रोग्रामर , एक आर्किंक (एक आईएसपी प्रोग्रामर के रूप में), आदि का उपयोग किया गया था। चूंकि ये चीजें पहले इस "प्रोजेक्ट" में केवल अस्थायी रूप से उपयोग की गई थीं, इसलिए मैंने उन्हें निर्मित डिवाइस की लागत में शामिल नहीं किया।

हमें एक 5 वी बिजली आपूर्ति इकाई (स्थिर) की भी आवश्यकता है - इसे या तो कीमत में शामिल नहीं किया गया था, क्योंकि मैंने इसे अपनी जमा राशि में पाया था और मैं यह भी नहीं सोच सकता कि यह किस उपकरण से बचा था।

परिणामस्वरूप : एक और उपकरण बनाया गया है जो आपको वर्तमान बिजली की खपत का पर्याप्त रूप से आकलन करने की अनुमति देता है।
डिवाइस की सटीकता अधिक नहीं है, लेकिन जब आप ज्ञात विशेषताओं (केतली, ओवन, एयर कंडीशनिंग, लैंप, आदि) के साथ उपभोक्ताओं को चालू करते हैं - तो प्रदर्शन पर प्रदर्शित मान निर्माता द्वारा घोषित किए गए लोगों के लिए काफी सटीक रूप से मेल खाते हैं (त्रुटि लगभग 5-10% है)।
डिवाइस बिजली की खपत के अधिकतम और न्यूनतम मूल्यों दोनों पर नज़र रखता है (उम्मीद है कि रात में सबसे कम खपत दर्ज की गई थी और मेरे पास 0.58kW थी - कंप्यूटर, नेटवर्क स्टोरेज, एक रेफ्रिजरेटर, सभी प्रकार के शुल्क और स्टैंडबाय मोड में कई डिवाइस)।

जब आप वर्तमान खपत के आंकड़े देखते हैं, तो यह आपको ऊर्जा के उपयोग की दक्षता के बारे में सोचता है और आप तुरंत यह पता लगाना चाहते हैं कि उन्हें कैसे कम किया जाए।

उपयोगी लिंक

• मापने की जंजीर
• एक वर्तमान सेंसर को Arduino (तत्वों का चयन, मूल सूत्र) से जोड़ना
• आरएमएस वर्तमान और शक्ति को मापने के लिए स्केच
• AVR फ्यूजन कैलकुलेटर
• ISP प्रोग्रामर के रूप में Arduino
• Arduino में LCD डिस्प्ले कनेक्ट करना
• प्रदर्शन विनिर्देश और कोड तालिका
• मामले में एक आयताकार छेद कैसे बनाया जाए

PS यह पहले से ही सोचा गया है कि nrf24l01 + वायरलेस मॉड्यूल (और इसके लिए 3.3V पावर सप्लाई स्टेबलाइजर) को "लोअर" बोर्ड को MK के साथ जोड़ा जाना चाहिए और निर्मित डिवाइस को "वायरलेस सेंसर को डिस्प्ले के साथ" में बदलना चाहिए।

पाठ में रिपोर्ट की गई त्रुटियों के बारे में PPS, कृपया व्यक्तिगत संदेशों का उपयोग करके सूचित करें।