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能耗监测扩展板 V0.9b

能耗监测扩展板是一款兼容Arduino的扩展卡，专为构建带有LCD屏幕的能耗监测系统而设计，并提供了连接无线收发器nRF24L01+的接口。

型号：830070001

特性​

  • 可连接多达三个交流传感器（30-100A）。

  • 支持Nokia LCD5110液晶屏

  • 通过跳线关闭LCD背光

  • 两个控制按钮（操作一个模拟引脚）

  • 连接2.4G nRF24L01+收发器的接口

  • GROVE兼容连接器：I2C

  • 完全兼容以太网扩展板（Wiznet 5100 + SD）

布局和原理图​

  • EM扩展板左侧是三个电流传感器连接器，右侧是LCD屏幕连接器。

  • 跳线JP1用于启用/禁用LCD屏幕背光。

  • 右上角是I2C连接器。

  • 右侧是两个按钮（标记为S1和S2）。

  • 板子中央（LCD屏幕右侧）是nRF24L01+连接器。

设备原理图

基本功能​

在基本版本中（不使用以太网扩展板），可以使用电流传感器组织对三个不同电路的能耗监测。有关当前消耗水平的信息可以显示在LCD屏幕上。设备管理可以使用扩展板上的两个按钮来组织。获得的数据可以通过nRF24L01+收发器传输。

扩展能力​

此外，EM扩展板可以使用i2c Grove兼容连接器连接任何设备（传感器、显示器等）。 EM扩展板设计为完全兼容以太网扩展板（Wiznet 5100 + SD） - 因此您可以将这两个扩展板一起使用，创建更先进的电力监测设备（在SD卡上记录日志并在网页上呈现数据）。

接口​

  • A0、A1、A2 - 用于连接交流传感器

  • A4（SDA）、A5（SCL） - 显示在"I2C"连接器上（连接器的另外两个引脚 - VCC和GND用于传感器供电）

  • 连接RF模块nRF24L01+的接口：

    • D11 - MOSI

      • D12 - MISO

    • D13 - SCK

      • D8 - RF_CE

      • D7 - RF_CSN

      • D2 - RF_IRQ

  • 连接LCD5110的接口：

    • D11 - MOSI

    • D13 - SCK

      • D5 - LCD_D/C

      • D6 - LCD_RST

      • D3 - LCD_CS

  • A3 - 按钮

库文件​

必需的库文件​

使用能耗监测扩展板需要以下库文件：

需要在使用 RF24 和 LCD 显示屏时用到的库文件：SPI

使用库文件的特性​

库文件使用了示例代码，通过这些示例可以理解它们的工作原理。

RF 模块的初始化如下：

... //RF24 radio(CE,CSN); RF24 radio(7,8); ...

LCD 显示屏的初始化如下：

... //LCD5110 myGLCD(DC,RST,CS); LCD5110 myGLCD(5,6,3); ...

简单演示​


#include <SPI.h>
#include <LCD5110_Graph_SPI.h>
#include "EmonLib.h"   

#define WINDOW 15
#define DELTA 1500

EnergyMonitor emon1;

double sIrms;
float Pcur;
float Pmax;
float Pmin=100;

LCD5110 myGLCD(5,6,3);

extern unsigned char SmallFont[];

unsigned long measureTime;
boolean flag=false;
double delta=0;

#define DELTAMEASURE 30000

void setup(void)
{
  myGLCD.InitLCD(70);
  myGLCD.setFont(SmallFont);

  myGLCD.update();

  emon1.current(0, 111.1);             // 电流：输入引脚，校准。
  double Irms[WINDOW];
  // 校准（查找偏移量）
  double cIrms = 0;
  flag = false;

  while (!flag) {
    myGLCD.print("calibrating", 0, 0);
    myGLCD.update();
    Irms[0] = emon1.calcIrms(1480); // 测量中的第一个值显然是"不准确的"
      //Serial.println("calculate delta");
      for (int i=0; i<WINDOW; i++) {
        Irms[i] = emon1.calcIrms(1480);
        cIrms = cIrms + Irms[i];
        delay(100);
      }
      delta = cIrms/WINDOW;
      flag = true;
  }

//myGLCD.print(" ready", 0, 0);
    //myGLCD.update();    

}

void loop(void)
{
  // 写入当前值
  sIrms = emon1.calcIrms(1480) - delta;  // 仅计算 Irms
  sIrms = abs(sIrms);
  Pcur = sIrms*0.220;

    // 打印接收到的数据
    char tbuf[6];
    dtostrf(Pcur,5,5,tbuf);
    myGLCD.print(tbuf, 0, 0);
    dtostrf(analogRead(A3),4,0,tbuf);
    myGLCD.print(tbuf, 30, 15);

    myGLCD.update();

    delay(250);

}

无线技术简单演示​

/*
 此示例代码属于公共领域。
 */

#include <SPI.h>
#include <MySensor.h>  // 包含 MySensors.org 库 V1.5
#include "EmonLib.h" // 包含 Emon 库
#include <LCD5110_Graph_SPI.h> // 包含 NOKIA5110 库

#define CHILD_ID_POWER 0

EnergyMonitor emon;

LCD5110 myGLCD(5,6,3);
extern unsigned char SmallFont[];

MyTransportNRF24 transport(7, 8); //用于 EMv1
MySensor gw(transport);

unsigned long lastSend;
unsigned long SEND_FREQUENCY = 20000; // 发送之间的最小时间间隔（以毫秒为单位）。我们不想向网关发送垃圾信息。

float Irms;
float lastIrms = -99;

char tbuf[8];
char sbuf[12];

MyMessage IrmsMsg(CHILD_ID_POWER, V_KWH);

void setup()  
{
  myGLCD.InitLCD();
  myGLCD.setFont(SmallFont);
  myGLCD.update();

  // 第三个参数启用中继器模式。
  gw.begin(NULL, AUTO, true),
  gw.sendSketchInfo("Energy Monitor v1", "1.0");

//  emon.current(0, 111.1);             // 电流：输入引脚，校准。
   emon.current(0, 66.5);

  // 向网关注册所有传感器（它们将被创建为子设备）

  gw.present(CHILD_ID_POWER, S_POWER);
}

void loop()      
{      
  gw.process();
  unsigned long now = millis();

  double Irms = emon.calcIrms(1480);  // 仅计算 Irms
  float realIrms  = emon.Irms*220;        //将实际功率提取到变量中

 if (realIrms != lastIrms) {
      gw.send(IrmsMsg.set(realIrms, 1)); //发送到网关

  lastIrms=realIrms;
  }

   dtostrf(realIrms,5,2,tbuf);
    sprintf(sbuf, "  %s kWt", tbuf);
    myGLCD.print(sbuf, 20, 0);   
    myGLCD.print("Powr:", 0, 0);  

    dtostrf(Irms,5,2,tbuf);
    sprintf(sbuf, "  %s Amp", tbuf);
    myGLCD.print(sbuf, 20, 10);   
    myGLCD.print("Irms:", 0, 10);  

    myGLCD.update();

      Serial.print("Power: ");
      Serial.println(realIrms);

  gw.sleep(SEND_FREQUENCY);
  }

版本跟踪​

修订版本描述发布日期
1.0公开版本01.04.2014
0.9b公开版本（未生产）20.10.2013
0.9原型10.09.2013

问题与解答​

如何购买​

本产品可通过以下渠道购买：

许可证​

本文档采用知识共享 署名-相同方式共享许可证 3.0 授权。源代码和库采用

GPL/LGPL 许可证，详情请参见源代码文件。

技术支持与产品讨论​

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