Cara Membuat Monitor Energi Arduino dan Data Logger

Jika tombol ini diaktifkan kembali, saya menghentikan pembacaan/perekaman data.

Aksi!

Setelah saya mengkompilasi dan mengunggah sketsa ke Arduino saya, mendapatkan data energi cukup mudah.

Saya memasang beban pilihan — lampu CFL. Saya ingin melihat arus dan konsumsi energi dari perspektif cold-start, serta warm-start. Saya mencolokkan lampu, tetapi tidak menyalakannya.

Saya menekan tombol di sirkuit saya untuk memulai pengukuran energi — ketika itu masuk, LED MERAH memberi tahu saya begitu! Saya kemudian menyalakan Lampu CFL, dan menunggu sampai saya pikir saya sudah mendapatkan cukup data — Anda lihat, CFL, ketika memulai, mengkonsumsi lebih banyak energi daripada yang diiklankan (dalam kasus saya, bohlam CFL 14W), dan kemudian menetap akhirnya menjadi sekitar 14W. Saya menunggu sampai pembacaan selesai. Saya kemudian menekan tombol untuk mematikan pembacaan.

Sekarang saya dapat mengeluarkan kartu SD saya dan mulai melihat datanya!

PS — Untuk mencatat data dari perangkat tambahan, yang harus Anda lakukan hanyalah menyetel ulang Arduino — Arduino akan memilih DATAXX.CSV berikutnya yang tersedia untuk memasukkan data, sehingga Anda dapat dengan mudah memisahkan data.

Catatan: Alih-alih menggunakan Arduino Serial Monitor, saya menggunakan perintah "layar" bawaan pada terminal Mac saya sebagai terminal serial. Di Sketch saya, saya mencetak data energi ke Serial, dan juga mengeluarkan perintah "clearscreen", sehingga output tidak bergerak

Serial.write("\x1B" "c"); // Kosongkan layar pada terminal wattson.printMCP39F521Data(&data); 

Ini hanya bekerja pada terminal biasa yang dapat menerima perintah terminal seperti di atas, dan sayangnya tidak bekerja pada Arduino Serial Monitor. Namun, setelah Anda mencoba layar , Anda mungkin tidak akan pernah kembali ke Arduino Serial Monitor!

Perintahnya akan seperti ini:

$ layar /dev/tty.usbmodem1411 9600 

di mana parameter pertama adalah "port serial", dan yang kedua adalah kecepatan yang telah Anda konfigurasikan untuk koneksi Serial Anda di sketsa Arduino Anda.

Merencanakan data di Excel

Karena file dalam format CSV, memuatnya dan memplotnya di Excel cukup mudah. Saya tidak akan membahas detailnya di sini, karena ada banyak tutorial untuk membuat bagan di Excel. Saya menyisipkan baris yang berisi tajuk kolom

stempel waktu, RMS saat ini, ActivePower, ReactivePower, AparentPower 

(catatan untuk diri sendiri — ini akan menjadi penyempurnaan Sketsa saya di masa mendatang — untuk menambahkan tajuk kolom di CSV secara langsung!)

Saya memilih titik data di atas untuk dicatat dan diplot. Konsumsi saat ini dari waktu ke waktu jelas menarik. Mengapa ActivePower, ReactivePower, dan ClearPower? Berdasarkan karakteristik kelistrikan perangkat, ini dapat berupa beban resistif, beban reaktif, atau di antara keduanya, dan ketiga parameter daya tersebut memberi tahu kita karakteristik keseluruhannya, dan juga jika berubah seiring waktu. Atau begitulah menurut saya…

Mari kita lihat hasil saya untuk Lampu CFL dari awal yang dingin:

Puncak arus sekitar 0,21 amp sebelum akhirnya menetap di sekitar 0,18 amp.

Puncak daya aktif sekitar 17 watt sebelum akhirnya menjadi sekitar 14,2 watt.

Setelah selesai, saya mematikan CFL dan menunggu sebentar, sebelum menyalakannya kembali (karenanya penurunan arus pada grafik di atas). Anda dapat melihat bahwa begitu CFL telah "memanaskan", CFL dengan cepat menyesuaikan konsumsi kondisi tunaknya.

Kesimpulan

Ada banyak data dan eksperimen menarik yang dapat Anda lakukan dengan data energi dari peralatan dan perangkat Anda. Saya sangat bersemangat untuk mulai mendapatkan beberapa data dan membagikannya dengan Anda!

Tujuan saya dengan Dr. Wattson adalah untuk mengaktifkan data energi berkualitas untuk Maker dan membuatnya lebih mudah diakses, sehingga Anda dapat menggunakannya sebagai landasan untuk ide-ide liar dan gila Anda.

Dr. Wattson dirancang agar aman digunakan (terutama dengan enklosur), dilengkapi dengan kalibrasi (sehingga Anda bisa langsung mendapatkan data energi berkualitas), tetapi juga menampilkan fungsionalitas yang lebih kompleks untuk pengguna yang serius

• rutinitas kalibrasi
• ZCD (Detektor Zero Crossing)
• Pemberitahuan peristiwa (arus berlebih, daya berlebih, penurunan tegangan/peristiwa lonjakan tegangan)
• kemampuan untuk menyesuaikan rentang pembacaan (dengan memodifikasi resistor beban dan atau CT dan mengkalibrasi ulang menggunakan rutinitas kalibrasi yang disebutkan di atas),
• menggunakan beberapa Dr. Wattsons bersama-sama dengan satu MCU (dengan mengubah pengalamatan I2C yang dapat dikonfigurasi).

Jika Anda tertarik dengan pemantauan energi dan menyukai Dr. Wattson, silakan mendaftar di (https://upbeatlabs-wattson.launchrock.com/) untuk tetap mengikuti berita dan pembaruan!

Semangat,

Sridhar

Berikut adalah seluruh Sketsa, untuk referensi Anda! Anda juga dapat menemukannya dan perpustakaan Dr. Wattson, bersama dengan sejumlah contoh lain di repositori GitHub drwattson Upbeat Labs.

/****************************************** ************************************ Ini adalah contoh sketsa untuk Upbeat Labs Dr. Wattson Energy Monitoring Breakout -> https://www.tindie.com/products/UpbeatLabs/dr-wattson-energy-monitoring-board-2/ Contoh ini menunjukkan mendapatkan Data Energi dari Dr. Wattson dan menuliskannya ke kartu SD dengan dipisahkan koma (CSV). Tombol digunakan untuk mengaktifkan pengumpulan data, sehingga Anda dapat mencatat data saat Anda siap. Saat tombol beralih pengukuran, sketsa mulai mengumpulkan modul untuk data Energi dan mencetaknya. Untuk kemudahan melihat nilainya, gunakan program seperti layar untuk menampilkan keluaran Serial. Serial menulis karakter yang diperlukan untuk menghapus layar pada terminal biasa, yang berarti bahwa output serial akan tetap di tempatnya dan hanya diperbarui dari waktu ke waktu. Nyalakan daya input untuk melihat tegangan RMS, nilai frekuensi saluran berubah ke nilai yang sesuai. Nyalakan beban yang terpasang pada output Anda untuk melihat RMS saat ini, faktor daya, nilai daya aktif, reaktif, dan nyata berubah. Semua nilai ini ditulis ke kartu SD dalam format CSV, yang kemudian dapat digunakan dengan program seperti Excel untuk melihat/memplot data. Nama file dalam bentuk DATAnn.CSV. Pada saat setup, nama file baru dipilih yang belum ada, sehingga file akan menjadi DATA00.CSV, DATA01.CSV, DATA02.CSV dan seterusnya. Logging berputar ke file baru hingga DATA99.CSV. Komunikasi terjadi melalui I2C. 2 pin diperlukan untuk antarmuka. Ada 4 kemungkinan alamat I2C yang dapat dipilih per papan (dapat dipilih melalui dua jumper solder (yang memilih setiap pin menjadi tinggi atau rendah). Berdasarkan ini, ada 4 kemungkinan alamat:Alamat I2C SJ1 SJ2 0x74 LOW LOW 0x75 LOW HIGH 0x76 HIGH LOW 0x77 HIGH HIGH Dr. Wattson memiliki dua output, ZCD atau Event, yang digunakan untuk notifikasi, dan oleh karena itu biasanya akan dihubungkan ke pin yang dapat diinterupsi secara eksternal (seperti pin2 atau pin3 pada Arduino Uno).Dalam contoh ini, ZCD dan Event tidak digunakan Tombol terhubung ke pin 4. * Kartu SD terpasang ke bus SPI sebagai berikut:** MOSI - pin 11 ** MISO - pin 12 ** CLK - pin 13 ** CS - pin 10 LED terhubung ke pin 9 Tertulis oleh Sridhar Rajagopal untuk Upbeat Labs LLC. Lisensi BSD. Semua teks di atas harus disertakan dalam setiap redistribusi*/#include #include "UpbeatLabs_MCP39F521.h"#include #include  //https://github.com/JChristensen/Button#define BUTTON_PIN 4 //Hubungkan sakelar tombol taktil (atau yang serupa) //dari pin Arduino 4 to ground.#define PULLUP true //Untuk mempermudah, kami menggunakan resistor pullup internal Arduino.#define INVERT true //Karena resistor pullup akan menjaga pin tetap tinggi kecuali //saklar ditutup, ini adalah logika negatif, yaitu status tinggi //berarti tombol TIDAK ditekan. (Dengan asumsi sakelar yang biasanya terbuka.)#define DEBOUNCE_MS 20 //Waktu debounce 20 milidetik biasanya bekerja dengan baik untuk sakelar tombol taktil.Tombol myBtn(BUTTON_PIN, PULLUP, INVERT, DEBOUNCE_MS); //Deklarasikan tombol#define LED 9 // Hubungkan LED (melalui resistor 220ohm) dari pin 9 (anoda) ke GND (katoda). #define CHIP_SELECT 10UpbeatLabs_MCP39F521 wattson =UpbeatLabs_MCP39F521();bool readData =false;char filename[] ="DATA00.CSV";void setup() { Serial.begin(9600); //nyalakan komunikasi serial Serial.println(F("**Upbeat Labs Dr. Wattson Example Sketch**")); Serial.println(F("Upbeat Labs Dr. Wattson Energy Data Sketsa Contoh Pencatatan Kartu SD")); Serial.println(F("********************************************* ***********************")); // inisialisasi pin digital sebagai output. pinMode(LED, OUTPUT); pinMode(CHIP_SELECT, OUTPUT); // lihat apakah kartu ada dan dapat diinisialisasi:if (!SD.begin(CHIP_SELECT)) { Serial.println(F("*** Kartu SD gagal, atau tidak ada ***")); // jangan lakukan apa-apa lagi:} wattson.begin(); // Berikan alamat yang sesuai. Default ke 0x74 // buat file baru untuk (uint8_t i =0; i <100; i++) { nama file[4] =i/10 + '0'; namafile[5] =i%10 + '0'; if (! SD.exists(nama file)) { Serial.print(F("Data file adalah ")); Serial.println(nama file); // hanya membuka file baru jika tidak ada break; // tinggalkan lingkaran! nama file sekarang akan menjadi yang kita inginkan } } Serial.println(F("**initialization complete.**"));}void loop() { myBtn.read(); //Baca tombol if (myBtn.wasReleased()) { //Jika tombol dilepas, ubah status LED readData =!readData; digitalWrite(LED, readData); } if (readData) { Data UpbeatLabs_MCP39F521_Data; UpbeatLabs_MCP39F521_FormattedData fData; int readMCPretval =wattson.read(&data, NULL); unsigned long currentMillis =milis(); if (readMCPretval ==UpbeatLabs_MCP39F521::SUCCESS) { // Cetak barang Serial.write("\x1B" "c"); // Bersihkan layar pada terminal biasa wattson.convertRawData(&data, &fData); printMCP39F521Data(&fData); // jika file tersedia, tuliskan:File dataFile =SD.open(filename, FILE_WRITE); if (dataFile) { dataFile.print(currentMillis); dataFile.print(","); dataFile.print(fData.currentRMS); dataFile.print(","); dataFile.print(fData.activePower); dataFile.print(","); dataFile.print(fData.reactivePower); dataFile.print(","); dataFile.println(fData.apparentPower); // cetak juga ke port serial:dataFile.close(); } // jika file tidak terbuka, muncul error:else { Serial.print(F("error opening ")); Serial.println(nama file); } } else { Serial.print(F("Error!")); Serial.println(readMCPretval); } }}void printMCP39F521Data(UpbeatLabs_MCP39F521_FormattedData *data){ Serial.print(F("Voltage =")); Serial.println(data->voltageRMS, 4); Serial.print(F("Saat ini =")); Serial.println(data->currentRMS, 4); Serial.print(F("Frekuensi Baris =")); Serial.println(data->lineFrequency, 4); Serial.print("Tegangan Masukan Analog ="); Serial.println(data->analogInputVoltage, 4); Serial.print(F("Faktor Daya =")); Serial.println(data->powerFactor, 4); Serial.print(F("Daya Aktif =")); Serial.println(data->activePower, 4); Serial.print(F("Daya Reaktif =")); Serial.println(data->reactivePower, 4); Serial.print(F("Kekuatan Terlihat =")); Serial.println(data->apparentPower, 4);} 

// lihat apakah kartu ada dan dapat diinisialisasi:if (!SD.begin(CHIP_SELECT)) { Serial.println(F("Kartu gagal, atau tidak ada")); // jangan lakukan apa-apa lagi:} wattson.begin(); // Berikan alamat yang sesuai. Default ke 0x74

#define BUTTON_PIN 4 //Hubungkan sakelar tombol taktil (atau yang serupa) //dari pin 4 Arduino ke ground. #define PULLUP true //Untuk mempermudah, kami menggunakan resistor pullup internal Arduino.#define INVERT true //Karena resistor pullup akan menjaga pin tetap tinggi kecuali //saklar ditutup, ini adalah logika negatif, yaitu tinggi state //berarti tombol TIDAK ditekan. (Dengan asumsi sakelar yang biasanya terbuka.)#define DEBOUNCE_MS 20 //Waktu debounce 20 milidetik biasanya bekerja dengan baik untuk sakelar tombol taktil.Tombol myBtn(BUTTON_PIN, PULLUP, INVERT, DEBOUNCE_MS); //deklarasikan tombol

char filename[] ="DATA00.CSV";setup() { ... // buat file baru untuk (uint8_t i =0; i <100; i++) { nama file[4] =i/10 + '0'; namafile[5] =i%10 + '0'; if (! SD.exists(nama file)) { Serial.print(F("Data file adalah ")); Serial.println(nama file); // hanya membuka file baru jika tidak ada break; // tinggalkan lingkaran! nama file sekarang akan menjadi yang kita inginkan } }...}

 myBtn.read(); //Baca tombol if (myBtn.wasReleased()) { //Jika tombol dilepas, ubah status LED readData =!readData; digitalWrite(LED, readData); } if (readData) { ... // membaca data dan menyimpan ke kartu SD, dll ....

 // jika file tersedia, tulis ke file tersebut:File dataFile =SD.open(filename, FILE_WRITE); if (dataFile) { dataFile.print(currentMillis); dataFile.print(","); dataFile.print(data.currentRMS); dataFile.print(","); dataFile.print(data.activePower); dataFile.print(","); dataFile.print(data.reactivePower); dataFile.print(","); dataFile.println(data.apparentPower); // cetak juga ke port serial:dataFile.close(); } // jika file tidak terbuka, muncul error:else { Serial.print(F("error opening ")); Serial.println(nama file); } 

Skema