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2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-13 06:57
INTRODUCCIÓN
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Este proyecto se basa en el microcontrolador Atmega16 de Atmel como el cerebro principal para la computación.
El módulo de comunicación inalámbrico NRF24L01 + se utiliza para la transmisión de datos inalámbrica.
Hoy tenemos cientos y miles de medidores de energía instalados en un complejo de apartamentos, centro comercial, escuela, universidad, hostales y mucho más. El problema surge cuando un empleado lee el medidor para calcular la factura por medidor de energía. Requiere mucha mano de obra y costo.
Aquí se me ocurrió un proyecto simple que ahorrará mano de obra y costos al transmitir automáticamente el recuento de energía de varios medidores de energía al host o al proveedor de servicios.
Tomé los datos del medidor Three Energy y transmití los datos al receptor, que calculó la carga y el consumo total por metro.
Si la carga excede el nivel permitido, se inicia un zumbador.
Los datos se guardan en el lado del remitente por lo que no se produce pérdida de datos si el receptor se apaga o se pierde la conectividad.
Aquí está el video de trabajo.
Los diferentes componentes son:
- Medidor de energía X 3
- NRF24L01 X 2
- Atmega16 X 2
- Optoacoplador X 3
Paso 1: Configuración del medidor de energía
1. Primero abra el medidor de energía
2. Simplemente corte el terminal de cátodo del LED Cal
3. Suelde 2 cables en los 2 extremos del LED.
4. Conecte el cátodo del LED al Pin1 del Optoacoplador (MCT2E) y el otro extremo del LED al Pin2 del Optoacoplador
5. Conecte la clavija 4 del optoacoplador a un cable negro y la clavija 5 al cable marrón. Conecte el cable negro a la tierra de la placa de circuito para los proyectos de medidores de energía prepago o proyectos de lectura de medidores automáticos. El cable marrón es la salida de pulsos.
6. Conecte la fuente de alimentación y cargue según esta imagen.
Paso 2: algoritmo básico para el cálculo
Aquí el medidor está interconectado con el microcontrolador a través del pulso que siempre parpadea en el medidor. Además, ese pulso se calcula según su período de parpadeo, utilizando este principio lo calculamos para una unidad y, en consecuencia, qué carga será para una unidad.
Después de consumir energía de 0,3125 vatios, el LED del medidor (calibrar) parpadea. Significa que si usamos una bombilla de 100 vatios durante un minuto, el pulso parpadeará 5.3 veces en un minuto. Y esto se puede calcular usando la fórmula dada.
Pulso = (frecuencia de pulso del medidor * vatios * 60) / (1000 * 3600)
Si la frecuencia de pulso del medidor es 3200 imp y el vatio usado es 100, entonces tenemos
Pulso = (3200 * 100 * 60) / (1000 * 3600)
Pulso = 5.333333333 por minuto
Si se produjeron 5.3333333333 pulsos en un minuto, en una hora se producirán pulsos.
Pulso = 5.3333333333 * 60 Pulso = ~ 320 ~ 320 Los pulsos ocurrirán en una hora
Entonces, en una hora, una bombilla de 100 vatios consumió 100 vatios de electricidad y casi 320 pulsos parpadearon.
Ahora podemos calcular un pulso de electricidad consumida en vatios.
Un pulso (vatio) = 100 / 320
Un pulso (vatio) = 0.3125
Significa que 0,3125 vatios de electricidad consumieron un solo pulso.
Ahora Unidades Unidad = (un pulso de energía (electricidad)) * pulsos / 1000
Si un pulso = 0,3125 vatios Pulsos en 10 horas = 3200
Entonces la Unidad será Unidad = (0.3125 * 3200) / 1000 Unidad = 1 Medios, Una unidad en 10 horas para una bombilla de 100 vatios.
Ahora suponga que una tasa unitaria es de 7 rupias, entonces para un solo pulso el costo será
Costo de un solo pulso = (7 * energía de un pulso consumida) / 1000
Costo de pulso único = (7 * 0.3125) / 1000
Costo de un solo pulso = 0.0021875 Rupia
Paso 3: Nrf24L01 (crédito a
Estudie este enlace
El módulo nRF24L01 es un módulo de RF impresionante que funciona en la banda de 2,4 GHz y es perfecto para la comunicación inalámbrica en una casa porque penetrará incluso paredes de hormigón gruesas. El nRF24L01 hace toda la programación difícil por usted, e incluso tiene una función para verificar automáticamente si los datos transmitidos se reciben en el otro extremo. Hay un par de versiones diferentes de los chips de la familia nRF y todos parecen funcionar en un forma similar. Por ejemplo, he usado el módulo nRF905 (433MHz) con casi el mismo código que uso en el nRF24L01 y el nRF24L01 + sin ningún problema. Estos pequeños módulos tienen un alcance impresionante, con algunas versiones que gestionan hasta 1000 m de comunicación (vista libre) y hasta 2000 m con antena biquad.
nRF24L01 frente a nRF24L01 +
La versión (+) es la nueva versión actualizada del chip y admite una velocidad de datos de 1 Mbps, 2 Mbps y un "modo de larga distancia" de 250 kbps, que es muy útil cuando se desea ampliar la duración de la transmisión. que he usado en mis publicaciones anteriores) solo admiten una velocidad de datos de 1 Mbps o 2 Mbps. Ambos modelos son compatibles entre sí, siempre que estén configurados con la misma velocidad de datos. Dado que ambos cuestan aproximadamente lo mismo (casi nada), ¡le recomendaría que compre la versión +!
Primera parte - Configuración Diferencias de conexión El módulo nRF24L01 tiene 10 conectores y la versión + tiene 8. La diferencia es que la versión + en lugar de tener dos 3, 3 V y dos GND, tiene su tierra (la que tiene un cuadrado blanco alrededor) y Alimentación de 3, 3 V, una al lado de la otra. Si cambia el módulo de una nueva versión + a una antigua, asegúrese de no olvidar mover el cable GND al lugar correcto, de lo contrario acortará su circuito. Aquí hay una imagen de la versión + (vista superior), donde puedes ver todas las conexiones etiquetadas. La versión anterior tiene dos conexiones GND en la parte superior en lugar de en la esquina inferior derecha.
Fuente de alimentación (GND y VCC) ¡El módulo debe alimentarse con 3, 3 V y no puede ser alimentado por una fuente de alimentación de 5 V! Como se necesita muy poca corriente, utilizo un regulador lineal para bajar el voltaje a 3, 3 V. Para facilitarnos un poco las cosas, el chip puede manejar 5 V en los puertos de E / S, lo cual es bueno ya que lo haría Sería un fastidio regular todos los cables de E / S del chip AVR. Chip Enable (CE) Se utiliza cuando se envían los datos (transmisor) o se inicia la recepción de datos (receptor). El pin CE se conecta a cualquier puerto de E / S en el AVR y se establece como salida (establece el bit en uno en el registro DDx donde x es la letra del puerto). Atmega88: PB1, ATtiny26: PA0, ATtiny85: PB3SPI Chip Select (CSN) También conocido como "Ship seleccione no ". El pin CSN también se conecta a cualquier puerto de E / S no utilizado en el AVR y se configura como salida. El pin CSN se mantiene alto en todo momento, excepto cuando se envía un comando SPI desde el AVR al nRF. Atmega88: PB2, ATtiny26: PA1, ATtiny85: PB4SPI Clock (SCK) Este es el reloj serial. El SCK se conecta al pin SCK del AVR Atmega88: PB5, ATtiny26: PB2, ATtiny85: PB2SPI Salida maestra Entrada esclava (MOSI o MO) Esta es la línea de datos en el sistema SPI. como el Atmega88, esto también se conecta a MOSI en el AVR y se establece como salida. En los AVR que carecen de SPI, como el ATtiny26 y ATtiny85, vienen con USI en su lugar, y la hoja de datos dice: "El modo USI de tres cables es compatible con el modo 0 y 1 de la interfaz de periféricos en serie (SPI), pero no tiene la función de pin de selección de esclavo (SS). Sin embargo, esta función se puede implementar en el software si es necesario "El" SS "al que se hace referencia es el mismo que" CSN " Y después de investigar un poco, encontré este blog que me ayudó a distribuir. Para poner en funcionamiento el USI a SPI, descubrí que tenía que conectar el pin MOSI del nRF al pin MISO en el AVR y configurarlo como salida.: PB3, ATtiny26: PB1, ATtiny85: PB1SPI Entrada maestra Salida esclava (MISO o MI) Esta es la línea de datos en el sistema SPI. El chip admite transferencia SPI como el Atmega88, esto se conecta a MISO en el AVR y este permanece como entrada. Para que funcione en ATtiny26 y ATtiny85, tuve que usar USI como se mencionó anteriormente. Esto solo funcionó cuando conecté el pin MISO en el nRF al pin MOSI en el AVR y lo configuré como entrada y habilité el pullup interno. Atmega88: PB4, ATtiny26: PB0, ATtiny85: PB0 Solicitud de interrupción (IRQ) El pin IRQ no es necesario, pero es una excelente manera de saber cuándo le ha sucedido algo al nRF. Por ejemplo, puede decirle al nRF que establezca el IRQ alto cuando se reciba un paquete o cuando se complete una transmisión exitosa. ¡Muy útil! Si su AVR tiene más de 8 pines y un pin de interrupción disponible, le sugiero encarecidamente que conecte el IRQ a ese y configure una solicitud de interrupción Atmega88: PD2, ATtiny26: PB6, ATtiny85: -
Paso 4: Diagrama de conexión básico
Este diagrama de conexión es un esquema
Paso 5: Código
Para obtener el CÓDIGO, visite GitHub