Ai patit vreodata sa te trezesti pe mail cu o factura la curent de 400 de lei venita de nicaieri? S-a intamplat vreodata sa te uiti la contorul de electricitate sa citesti 343kWh ca mai apoi, dupa o zi sa vezi 393kWh tu avand bagat in priza doar un amarat de televizor? Esti curios sa vezi cat consuma calculatorul tau de gaming atunci cand te joci Hogwarts Legacy?

Toate aceste probleme pot fi usor rezolvate cu ajutorul unei prize smart, care va arata pe un display consumul de curent pe care il aveti. Aceasta idee mi s-a nazarit atunci cand mi-a venit curiozitatea de a masura cat curent consuma diferite electronice de la mine de acasa. Sunt de parere ca aceasta priza smart este un bun foarte folositor atunci cand incercam sa reducem consumul electric din casa.

Priza smart este un prelungitor cu o singura priza care inregistreaza informatii despre consumul de curent pe care dispozitivul bagat in priza il foloseste. Aceasta priza stocheaza datele inregistrate care pot fi folosite mai tarziu pentru a trasa grafice de consum. Priza foloseste de asemenea un display pentru a afisa atat consumul instantaneu, cat si consumul total de cand a inceput masuratoarea. Exista si un buton de reset pentru a reincepe masuratoarea

Voi folosi urmatoarele componente:

• Placa de Dezvoltare Compatibila cu Arduino UNO R3 (ATmega328p + ATmega16u2)
• Senzor de curent Hall ACS712 (30A)
• Display OLED 0.96''
• Modul Slot Card Compatibil cu MicroSD
• Baterie 12V
• Buton pentru reset
• Cabluri
• Suport priza tata si mama

Mediu De Dezvoltare

Arduino IDE

Biblioteci folosite

• Waveshare OLED_0_96_Display
• SdFat by Bill Greiman

Cod Sursa

Functia de setup are ca rol initializarea diferitilor pini si difertelor componenta care creeaza proiectul

void setup() {
  sei(); // Permite intreruperi
 
  configure2msTimer(); // Configurare
 
  /* Initializare pin pentru card SD */
  pinMode(sdCardPin, OUTPUT);
  digitalWrite(sdCardPin, LOW);
 
  /* Initializare biblioteca si imagine al display-ului */
  System_Init();
  OLED_0in96_Init();
  Driver_Delay_ms(500); 
  OLED_0in96_clear();  
  UWORD Imagesize = ((OLED_0in96_WIDTH%8==0)? (OLED_0in96_WIDTH/8): (OLED_0in96_WIDTH/8+1)) * OLED_0in96_HEIGHT;
  if((BlackImage = (UBYTE *)malloc(Imagesize)) == NULL) { 
      return -1;
  }
  Paint_NewImage(BlackImage, 64, 128, 90, BLACK);  
  Paint_SelectImage(BlackImage);
  Paint_Clear(BLACK);
 
  pinMode(A0, INPUT); // Initializare pin pentru citire curent
 
  /* Initializare pin pentru Reset*/
  pinMode(resetPin, INPUT_PULLUP); 
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(resetPin), resetTotal, FALLING);
}

Functia de resetare are ca scop resetarea variabilei care tine energia totala consumata de priza

void resetTotal() {
  totalPower = 0.0;
  displayPower(oldAvgPower, totalPower);
}

Functia de citire a curentului este folosita pentru a converti valoarea citita analogic in curentul real citit de senzor. Pentru a avea niste valori mai apropiate de realitate, se va face media a 500 de valori citite la fiecare secunda

void readCurrent() {
  int currentSensorValue = analogRead(A0);
 
  float sensedVoltage = (Vcc / analogMax) * currentSensorValue;
 
  float sensedCurrent = (sensedVoltage - ACS712_Ref) / ACS712_Sensitivity;
 
  if (sensedCurrent < 0) {
    sensedCurrent *= -1;
  }
 
  avgSensedCurrentTotal += sensedCurrent;
 
  measures++;
}

Functia de afisare pe display este folosita pentru a crea si afisa pe ecran string-urile care redau informatia

void displayPower(float avgPower, float totalPower) {
  char avgPowerStr[24] = "Consmpt.: ";
  char totalPowerStr[24] = "Total: ";
 
  char avgPowerF[10];
  char totalPowerF[10];
 
  floatToStr(avgPowerF, avgPower);
  floatToStr(totalPowerF, totalPower);
 
  strcat(avgPowerStr, avgPowerF);
  strcat(totalPowerStr, totalPowerF);
  strcat(avgPowerStr, "W");
  strcat(totalPowerStr, "Wh");
 
  Paint_Clear(BLACK);
  Paint_DrawString_EN(10, 0, avgPowerStr, &Font8, WHITE, WHITE);
  Paint_DrawString_EN(10, 17, totalPowerStr, &Font8, WHITE, WHITE);
  // Show image
  OLED_0in96_display(BlackImage);
}

Aceasta functie este folosita pentru a scrie intr-un fisier de pe cardul SD informatiile necesare pentru trasarii graficului, adica o pereche (x,y) unde x este secunda la care a facut efectuata masura si y energia totala consumata pana la acel punct.

void writeToSDCard(float x, float y) {
  digitalWrite(displayPin, LOW);
  digitalWrite(sdCardPin, HIGH);
 
  if (sd.begin(sdCardPin, SPI_HALF_SPEED)) {
    bool res = graph.open("graph.txt", O_WRONLY | O_APPEND | O_CREAT);
 
    char xStr[10], yStr[0];
 
    floatToStr(xStr, x);
    floatToStr(yStr, y);
 
    char result[16] = "(";
    strcat(result, xStr);
    strcat(result, ", ");
    strcat(result, yStr);
    strcat(result, ")\n");
 
    Serial.println(result);
 
    graph.print(result);
    graph.close();
  } else {
    Serial.println("Could not initialize SD card");
  }
 
  digitalWrite(sdCardPin, LOW);
  digitalWrite(displayPin, HIGH);
}

Intreruperea timer-ului are loc la fiecare 2ms. Este folosita pentru a citi atat pentru a citi senzorul (la fiecare 2ms) si pentru a afisa pe ecran valorile updatate (la fiecare secunda). Valoarea puterii este calculata folosind media ultimelor 500 de valori citite

ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
  readCurrent();
  entries++;
 
  if (entries == 500) {
    entries = 0;
    float avgPower = (avgSensedCurrentTotal / measures) * 230;
 
    avgSensedCurrentTotal = 0.0;
 
    measures = 0;
 
    totalPower += oldAvgPower / 3600;
 
    if (avgPower < 0) {
      avgPower = 0.0;
    }
 
    oldAvgPower = avgPower;
 
    displayPower(avgPower, totalPower);
    writeToSDCard(counter, avgPower);
    counter++;
  }
}

Functia `floatToStr` este folosita pentru a transforma un float intr-un char *

void floatToStr(char *result, float num) {
  long a = (long) (num * 100);
 
  long copy;
  copy = a;
  short int len = 0;
 
  while (copy > 0) {
    copy /= 10;
    len++;
  }
 
  if (len <= 2) {
    len = 3;
  }
 
  result[len + 1] = 0;
 
  result[len--] = (a % 10) + 48;
  a /= 10;
  result[len--] = (a % 10) + 48;
  a /= 10;
  result[len--] = '.';
 
  while (len >= 0) {
    result[len--] = (a % 10) + 48;
    a /= 10;
  }
}

priza_smart.zip

Export to PDF