CC BY
3
РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ESP Шарифов Н.К.1, Фомин М.О.2
1Шарифов Наиль Кули оглы - старший преподаватель, 2Фомин Макар Олегович- студент, кафедра автоматизированных систем управления и кибернетики, Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева,
г. Орёл
Аннотация: в статье описана разработка измерителя электроэнергии на ESP, обеспечивающая считывание показаний потребления электроприбора. Устройство выводит усредненные показатели силы тока, напряжения и мощности на встроенный OLED дисплей. Более того, каждые 10 секунд контроллер отсылает сообщение с информацией, считываемой с датчиков в Telegram. Ключевые слова: измеритель электроэнергии, считывание показаний с датчиков, микроконтроллер ESP32.
УДК 621.317.385
Структурная схема измерителя электроэнергии представлена на рисунке 1. Микроконтроллер осуществляет основную управляющую функцию. К нему подключаются все остальные компоненты. Блок питания подает на каждый элемент схемы напряжение в 5В. Датчики тока и напряжения считывают показания из сети 220В и передают их на микроконтроллер, который, в свою очередь, выводит их на OLED дисплей и дублирует в Telegram. При отсутствии подключения контроллера к Wi-Fi, система работать не будет. На дисплее будет выводиться надпись о безуспешном подключении. На схеме, представленной ниже, присутствуют следующие условные обозначения элементов:
• G1 - импульсный блок питания 5 V 3W;
• Wi-Fi - подключение к сети Интернет;
• Telegram - отправка информации в Telegram;
• U1 - микроконтроллер ESP32;
• H1 - OLED дисплей 0.96 128х64;
• B1 - датчик тока ACS712_5A;
• В2 - датчик переменного напряжения ZMPT101B.
Рис. 1. Структурная схема системы управления измерителя.
В соответствии с разработанной структурной схемой была разработана электрическая принципиальная схема подключения датчиков тока и напряжения, OLED дисплея, микроконтроллера, а также другого необходимого оборудования. Она представлена на рисунке 2.
Все элементы будут питаться постоянным напряжением в 5В от внешнего блока питания (G1). В свою очередь, БП включается в сеть ~220В.
Микроконтроллер ESP32 получает питание от G1: «+V» подключается к пину «V5», а «-V» к «GND».
Датчик измерения переменного напряжения ZMPT101B (на схеме B1) подключается к линии питания в 5В: «VCC» в «+V», а «GND» в «-V». Информационный порт OUT подключается к аналоговому входу ESP «G35». Показания напряжения датчик получает, подключив 2 своих вывода к фазе (L) и нулю (N).
Датчик измерения тока ACS712_5A (на схеме B2) так же подключается к линии питания в 5В: «VCC» в «+V» и «GND» в «-V». Информационный выход датчика подключается к аналоговому входу ESP32 «G34». Измерения тока производятся в разрыве фазы (L).
OLED дисплей (на схеме H1) подключен к линии питания в 5В: «GND» подключается к «-V», а «VCC» к «+V». На дисплее реализован интерфейс I2C: пины «SDA» и «SCL». Они, в свою очередь, подключаются к портам микроконтроллера, на которых реализован данный интерфейс - «G21» и «G22» соответственно.
Для подключения электрических приборов используется розетка XS1.
Рис. 2. Принципиальная схема системы управления измерителя.
Список литературы
1. Воронков Б.Н. Автоматика и автоматизация производственных процессов [Электронный ресурс]: методические указания / Б. Н. Воронков, В. В. Кузнецов, В. В. Резниченко. — Электрон. текстовые данные. — Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2014. — 56 c. — Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru/33294.html.
2. Красько А.С.С. Схемотехника аналоговых электронных устройств [Электронный ресурс]: учебное пособие / А.С. Красько. — Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, В-Спектр, 2006. — 180 c. — Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru/13978.html.
3. СергеевА.И. Программирование контроллеров систем автоматизации [Электронный ресурс]: учебное пособие / А.И. Сергеев, А.М. Черноусова, А.С. Русяев. — Электрон. текстовые данные. — Оренбург: Оренбургский государственный университет, ЭБС АСВ, 2016. — 126 c. — 978-5-7410-1649-7. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/71315.html.
