हम इंटरनेट पर बिजली मीटर प्रदर्शित करते हैं

लेख में, मैं एक बिजली के मीटर से बिजली डेटा प्राप्त करने और उन्हें इंटरनेट पर डालने के बारे में बात करूंगा।
मुझे तुरंत यह कहना होगा कि मीटर डिजिटल होने के बावजूद, और बाहरी निगरानी उपकरणों के साथ संचार के लिए डिजिटल इंटरफेस है, मैं उनका उपयोग नहीं करता (क्यों - नीचे)।

यह सब कैसे शुरू हुआ

एक निश्चित बिंदु पर, बिजली इंजीनियरों ने हमारे साधारण यांत्रिक विद्युत मीटर को डिजिटल एक में बदल दिया। वर्तमान शक्ति को प्रदर्शित करने के लिए काउंटर की क्षमता से तुरंत मारा गया। किसी तरह काउंटर से यह मान प्राप्त करने की इच्छा थी। इसके अलावा, नए मीटर में अधिकतम अनुमेय शक्ति सीमा (5 किलोवाट) है, जिस पर पहुंचने पर यह अपार्टमेंट में बिजली बंद कर देता है, और यह आमतौर पर काफी अचानक होता है। इसलिए मैं एक ऐसा उपकरण बनाना चाहता था जो यह पता लगाने में सक्षम हो कि बिजली थ्रेशोल्ड के करीब है, और इसके बारे में संकेत करने के लिए ताकि कुछ भार काट दिया जा सके।

मैं पावर डेटा कैसे प्राप्त कर सकता हूं

• चूंकि काउंटर डिजिटल है, इसलिए पहली बात जो दिमाग में आती है, वह है इसमें उपलब्ध इंटरफेस का उपयोग करना। मीटर के निर्देशों से यह निम्नानुसार है कि इसमें RS-485 इंटरफ़ेस, एक अंशांकन आउटपुट और फ्रंट पैनल पर एक ऑप्टिकल पोर्ट है। हालाँकि, वे उनका उपयोग करने में सक्षम नहीं होंगे - वायर्ड इंटरफेस एक सील कवर के तहत हैं, और आप वहां नहीं पहुंच सकते हैं, ऑप्टिकल पोर्ट गतिविधि नहीं दिखाता है। यदि परीक्षण आउटपुट का भी उपयोग किया जा सकता है, तो डिजिटल इंटरफेस कहीं भी प्रलेखित नहीं हैं, और सबसे अधिक संभावना पासवर्ड संरक्षित है।
  
• सामान्य तौर पर, एक काउंटर का उपयोग न करें, और चरण तार में वर्तमान की मात्रा को मापें। ऐसी विधि का उपयोग यहां किया जाता है: habrahabr.ru/post/168783 । हालांकि, इस तरह के माप के लिए, एक विशेष सेंसर की आवश्यकता होती है, जिसे अभी भी कहीं न कहीं ले जाने की आवश्यकता है। इसके अलावा, सेंसर एनालॉग है, और जहां एनालॉग सिग्नल है, वहां पिकअप हैं, जिन्हें विद्युत पैनल में पकड़ा जा सकता है। शक्ति को सही ढंग से मापने के लिए, आपको नेटवर्क में वोल्टेज के मूल्य को जानने की आवश्यकता है, जो कुछ समस्याएं भी पैदा करता है।
• एक और तरीका जो मैंने उपयोग किया है वह मीटर के सामने स्थित एलईडी की चमक की अवधि को मापने के लिए है। यह एलईडी सीधे चिप से जुड़ा होता है जो काउंटर के माध्यम से बहने वाले वर्तमान को मापता है। जैसा कि मैं इसे समझता हूं, यह एलईडी उपर्युक्त अंशांकन आउटपुट से जुड़ा है। एलईडी के बगल में तथाकथित गियर अनुपात लिखा जाता है : 2000 imp / kW * h, यह जानकर कि चमक की अवधि का काफी सटीक माप के साथ, आप आसानी से बिजली की खपत का निर्धारण कर सकते हैं।

तकनीकी कार्यान्वयन

फोटोसेंसर से सभी सिग्नल प्रोसेसिंग STM8S105 माइक्रोकंट्रोलर पर एक बहुत ही सरल उपकरण द्वारा किया जाता है। एसटीएम 8 को इसकी उपलब्धता के कारण चुना गया था, और इसलिए भी कि इसकी प्रोग्रामिंग के लिए 3 निष्कर्ष पर्याप्त हैं।

एलईडी फ्लैश का पता लगाना आसान है - यह एक फोटोसेंटर के रूप में एक फोटोट्रांसिस्टर का उपयोग करने के लिए पर्याप्त है, और इस तथ्य के कारण कि चमक उज्ज्वल है और फोटोट्रांसिस्टर काफी संवेदनशील है, इससे संकेत सीधे नियंत्रक के डिजिटल आउटपुट को खिलाया जा सकता है - फ्लैश के दौरान सिग्नल आयाम 0 के करीब है, और बाकी समय आपूर्ति वोल्टेज में बंद। बाहरी रोशनी से बचाने के लिए, फोटोट्रांसिस्टर को एक लाइटप्रूफ आवरण द्वारा बंद किया जाना चाहिए और काउंटर पर कसकर दबाया जाना चाहिए।

अनुमेय विद्युत सीमा से अधिक होने के बारे में अलार्म भी काफी सरल है: एक वायरलेस कॉल से एक ट्रांसमीटर बटन डिवाइस के बगल में स्थित है, एक ऑप्टोकॉप्टर के माध्यम से नियंत्रक से जुड़ा है। घंटी ही, रिसीवर ढाल के बगल वाले कमरे में रहता है, और जब बिजली पार हो जाती है, तो घंटी बीप करने लगती है।

कंट्रोलर के डेटा को किसी तरह उस डिवाइस में स्थानांतरित करना होगा जो उन्हें संसाधित करेगा, इस मामले में यह WL-500gp राउटर है। वायरलेस कनेक्शन का उपयोग किया जा सकता है, हालांकि, कई कंक्रीट की दीवारें और राउटर और नियंत्रक के बीच एक स्टील का दरवाजा है। इस मामले में भी, नियंत्रक को बिजली प्रदान करने की आवश्यकता होगी, लेकिन मैं बिजली की आपूर्ति को ढाल में बिजली की तारों से जोड़ने की कोशिश नहीं करना चाहता था।
अधिक सरल एक वायर्ड कनेक्शन है। चूंकि डेटा को राउटर तक प्रेषित किया जाना चाहिए, आप राउटर को प्रदाता से कनेक्ट करने वाली पहले से रखी केबल का उपयोग कर सकते हैं - यह केबल इलेक्ट्रिकल पैनल से गुजरता है। नेटवर्क संगठन के लिए केबल में, केवल 8 में से 4 का उपयोग किया जाता है, इसलिए शेष 4 का उपयोग आपकी आवश्यकताओं के लिए किया जा सकता है।
कंट्रोलर को पावर ट्रांसफर करने के लिए एक जोड़ी तारों का उपयोग किया जा सकता है, अन्य - राउटर में डेटा ट्रांसफर करने के लिए। हालांकि, मैं केवल एक जोड़ी तारों पर डेटा और पावर ट्रांसमिशन लागू करना चाहता था। इसके लिए, मैंने एक डिजिटल करंट लूप का उपयोग किया ।

आप विकिपीडिया पर वर्तमान लूप के बारे में पढ़ सकते हैं, साथ ही यहां भी ।
इस मामले में, डिवाइस में दो भाग होते हैं - एक रिसीवर जो राउटर के बगल में स्थित होता है, और एक ट्रांसमीटर जिसमें एक माइक्रोकंट्रोलर होता है। ट्रांसमीटर में एक वर्तमान स्रोत होता है (मैं एलईडी को बिजली देने के लिए डिज़ाइन किया गया NSI45020 का उपयोग करता हूं) और इसके साथ श्रृंखला में जुड़ा एक ट्रांजिस्टर।

वर्तमान लूप के संगठन की योजना।

जब एक उच्च स्तरीय वोल्टेज ट्रांजिस्टर के आधार पर लागू होता है, तो यह खुलता है, और संचार लाइन के माध्यम से एक निश्चित प्रवाह शुरू होता है। इसके परिणामस्वरूप, एक वोल्टेज ड्रॉप वर्तमान-मापने वाले अवरोधक (3 ओम) पर होता है, जो परिचालन एम्पलीफायर द्वारा प्रवर्धित होता है। प्रवर्धित वोल्टेज को तुलनित्र को आपूर्ति की जाती है, और यदि यह एक निश्चित सीमा (Vref) से अधिक है, तो तुलनित्र के उत्पादन में एक उच्च वोल्टेज स्तर निर्धारित किया जाता है। वर्तमान की अनुपस्थिति में (अधिक सटीक रूप से, जब इसका मूल्य छोटा होता है, चूंकि नियंत्रक हमेशा वर्तमान का उपभोग करता है), तो रोकनेवाला भर में वोल्टेज ड्रॉप छोटा होता है, और एक कम वोल्टेज स्तर तुलनित्र के उत्पादन में सेट होता है।
संपूर्ण संरचना का शक्ति स्रोत एक राउटर है, 5 वी का वोल्टेज जिसमें से रिसीवर (सर्किट के बाईं ओर इनपुट) को आपूर्ति की जाती है और लगभग अपरिवर्तित लाइन से गुजरता है - चूंकि धाराएं कम होती हैं और लाइन छोटी होती है, प्रतिरोध और तारों के पार वोल्टेज काफी छोटा होता है। इसके अलावा, इस वोल्टेज का उपयोग माइक्रोकंट्रोलर (आरेख में दाईं ओर आउटपुट) को बिजली देने के लिए किया जा सकता है।
माइक्रोकंट्रोलर से डेटा ट्रांसफर करने के लिए, इसका UART आउटपुट ट्रांजिस्टर के बेस से जुड़ा होता है, और तुलनित्र आउटपुट UART - USB कनवर्टर के इनपुट से जुड़ा होता है। डेटा ट्रांसफर दर 1200 बीपीएस है। यह विश्वसनीय डेटा हस्तांतरण सुनिश्चित करता है, और यहां तक ​​कि इतनी कम गति पर, यहां तक ​​कि चमकती एलईडी द्वारा भी एक छोटा प्रसारण देखा जा सकता है।

रिसीवर और ट्रांसमीटर बोर्ड एक बोर्ड पर LUT विधि द्वारा किए गए थे, विधानसभा और डिबगिंग के बाद बोर्ड काट दिया गया था:


रिसीवर को पारंपरिक आरजे -45 सॉकेट के अंदर स्थापित किया जाता है, ढाल में जाने वाली केबल को सॉकेट में डाला जाता है, सॉकेट से केबल को राउटर में डाला जाता है।


ट्रांसमीटर एक छोटे से बॉक्स में स्थापित होता है और घंटी बटन के साथ ढाल में लगाया जाता है:

डाटा प्रोसेसिंग

रिसीवर में स्थापित माइक्रोकंट्रोलर मीटर पर एलईडी फ्लैश की अवधि को मापता है और इससे शक्ति की गणना करता है। यह मान लगातार अधिकतम अनुमेय शक्ति की सीमा के साथ तुलना में है, और जब इसे पार किया जाता है, तो नियंत्रक घंटी पर बदल जाता है।
प्रत्येक 10 सेकंड में, नियंत्रक यूएआरटी के माध्यम से राउटर तक बिजली के अंतिम मापा मूल्य को प्रसारित करता है। यह एक निश्चित समस्या पैदा करता है - कम बिजली की खपत पर, काउंटर पर एलईडी 10 सेकंड से अधिक की अवधि के साथ चमकती है। इस स्थिति में, राउटर को पावर मान भेजा जाता है - 0।
मैंने राउटर पर पायथन इंटरप्रेटर स्थापित किया है, और एक स्क्रिप्ट लिखी है जो रिसीवर से डेटा को संसाधित करता है, सबसे सरल स्थानीय वेब सर्वर को व्यवस्थित करता है और हर 2 मिनट में औसत शक्ति cosm.com को भेजता है।
रिसीवर से डेटा प्राप्त होने पर वेब सर्वर पर डेटा अपडेट किया जाता है - हर 10 सेकंड में। स्क्रिप्ट में औसत शक्ति की गणना करते समय, यह ध्यान में रखा जाता है कि वास्तविक शक्ति 0 के बराबर नहीं हो सकती है - जब एक नया बिजली मूल्य प्राप्त होता है जो शून्य के बराबर नहीं होता है, तो पिछले सभी शून्य मानों को एक नए मूल्य से बदल दिया जाता है।

यह फोन पर सर्वर का वेब पेज है:


Cosm.com से चार्ट




डिवाइस की कीमत के बारे में:
एसटीएम 8 - 60 रूबल
FT232 - 180 रूबल, हालांकि आप सस्ती PL2303 का उपयोग कर सकते हैं।
बाकी हार्नेस लगभग 50 रूबल है।
सर्किट बोर्ड घर-निर्मित है, चीनी $ 1 के लिए ऑर्डर कर सकता है (यदि आप 10 टुकड़े ऑर्डर करते हैं)।
मामले - पहले से ही उपलब्ध थे, आरजे -45 सॉकेट की लागत 50 रूबल है।
तो पूरे उपकरण की कीमत 400 रूबल से अधिक नहीं है।
इस तथ्य के कारण कि उपकरण वायर्ड है, सस्तापन प्राप्त किया जाता है।

राउटर के लिए कंट्रोलर और पायथन स्क्रिप्ट के लिए सोर्स कोड और फर्मवेयर