Pzem-004t или изготовление измерителя мощности с wifi, логгером и цветным дисплеем
- Цена: $7.64
Не так давно я обозревал модуль Sonoff POW, который позволяет измерять потребление электроэнергии и выдавать данные по WiFi. Сильно не понравилось отсутствие хоть какого то индикатора, низкий функционал, а так же отсутствие гальванической развязки от сети 220, что может приводить к плачевным результатам.В конце концов приобрел готовую плату PZEM-004T с целью сборки измерителя мощности самостоятельно. Измеритель мне нужен был для работы с различными светильниками наружного освещения. Инженер, который непосредственно занимается измерениями, сформулировал основные требования:
- Гальваническая развязка при измерении тока сети 220В
- Информативный дисплей
- Беспроводной подключение к компьютеру
- Возможность сохранения измерения с последующим просмотром или копированием на компьютер.
Выбор мой пал на модуль PZEM-004T в виде отдельной платы.Характеристики модуля
- Измерение текущего напряжение сети переменного тока 80-260В
- Измерение тока 0 — 100А
- Измерение активной мощности 0 — 22КВт
- Измерение потребленной электроэнергии
- Точность измерения 1%
- Рабочая частота 45-65Гц
- Последовательный интерфейс UART со скоростью 9600
- Напряжение питания 5В
- Возможность подключения LCD или LED дисплеев
Размер платы 31×74мм, диаметр катушки трансформатора тока 33мм В комплекте идет сам модуль и трансформатор тока Сердце модуля — микросхема SD3004 от китайской компании SDIC Microelectronics Co., Ltd предназначенная для измерения электроэнергии. Кроме того на плате видна микросхема EEPROM Atmel 24C02C на 256 байт с миллионом циклов записи и две оптопары PC817, обеспечивающих гальваническую развязку последовательного интерфейса.
Так же на плате есть не распаянный разъем для подключения LED или LCD (судя по описанию микросхемы SD3004) В интернете я нашел описание модуля PZEM-004T в котором есть схема подключения и протокола обмена с компьютером. Протокол обмена по UART довольно примитивный, кроме того можно найти готовые ардуиновские библиотеки, работающие как с аппаратным, так и по программным последовательным интерфейсом.Для теста модуля использовал Arduino Mega 2560 имеющего три аппаратных последовательных шины.
Цепляю RX т TX к 18 и 19 выводам, соответствующим интерфейсу Serial1, чтобы в Serial0 выводить отладочную информацию. Трансформатор тока надеваю на провод, идущий к розетке Подключаю розетку к сети Загрузил скетч примера к библиотеке #include// Arduino IDE = 0.0){ Serial.print(p);Serial.print(W; ); }float e = pzem.energy(ip); if(e = 0.0){ Serial.print(e);Serial.print(Wh; ); }Serial.println();delay(1000); }На экране видны показатели напряжения, тока, мощности и потребленной электроэнергии Показания совпадают с моим прибором VC97 до 3-го знака.
Модуль без проблем мерит зарядники с телефоном мощностью около 5Вт.Прибор, кроме самого PZEM-004, будет состоять изМодуля ESP826612F Цветного TFT дисплея 240×320 на контроллере ILI9341 Миниатюрного блока питания на 5В Ну и небольшого количества навесных деталек, корпуса и материалов, которые обычно есть в наличии у уважающего себя радиолюбителя. Общий бюджет вышел в пределах $20 (цены могли немного измениться с момента покупки) Схема прибораДля компоновки всех модулей была изготовлена печатная плата (для любителей ЛУТ)Чертеж платы в Sprint Layers Печатаю на специальной бумаге Перенос только ламинатором, никаких утюгов После остывания весь тонер без остатка переносится на плату Травлю в лимонной кислоте (6 ложек на стакан + 1 ложка поваренной соли для вкуса ))).
Обязательно в вертикальной ванночке. Вместо 5% перекиси водорода использую 30% пергидроль, использующийся для чистки бассейнов.
Это гораздо эффективнее и удобнее. «Добавим волшебных пузырьков» Травится все 5-30 минут в зависимости от температуры и количества пергидроля Теперь можно сделать отверстия и обрезать плату по размеру Плата после лужения И распаивания деталек Не обошлось и без доделок на ходу Модуль не работает с 3-х вольтовой логикой ESP, поэтому резистор 1КОм R17 в цепи оптрона нужно уменьшить. Я просто напаял параллельно еще один резистор 1КОм Устройство получилось такое Трансформатор тока влазить в корпус и розетку не захотел.
Пришлось оставить снаружи. ПрошивкаДля работы дисплея выбирал между библиотекой UTFT и Adafruit GFX. Выбрал вторую из за больших возможностей и скорости работы. Из библиотеки PZEM-004 выкинул поддержку SoftwareSerial, так как из за нее не хотела собираться под ESP8266 Прошивку с правлеными библиотеками выложил на GITHUBВозможности прошивки:
- Измерение напряжения 80-260В, тока 0-100А, мощности 0-22кВт и потребленной электроэнергии
- Выдача мгновенных показателей на экран (обновление 1 сек)
- Выдача мгновенных показателей в WEB-интерфейс
- Построение графика мощности (150 значений по 2 сек)
- Сохранение всех показателей в журнал (файл) во внутренней памяти EEPROM с настраиваемой дискретностью
- Просмотр, скачивание и удаление журналов
- Синхронизация времени по NTP и привязка значения в журнале к времени
- Сохранение в файл внеочередного значения показателей с маркировкой по нажатию кнопки
- Приостановка и возобновление записи в журнал через WEB-интерфейс или по длительному нажатию кнопки
- Настройка параметров сети через WEB-интерфейс и сохранение конфигурации в EEPROM ESP8266
- Обновление прошивки через WEB-интерфейс
Работающий прибор выглядит так Веб интерфейс Страничка настроек Файл с данными Время записано в формате UNIX STAMP и без проблем преобразуется в EXCEL по формуле =CELL/(60*60*24)+«1/1/1970» Показание электроэнергии, как и в нормальных электросчетчиках, записывается в энергонезависимую память. Для сброса нужно удержать на 5 сек кнопку на плате, а затем коротко нажать еще один раз.Подведем итогМодуль полностью оправдал мои ожидания.Прибор соответствует поставленным требованиям, и имеет большие возможности по доработке.Трудности, с которыми столкнулся — малой количество информации, очень поверхностные даташиты. Этим грешат многие китайские приборы. Например, следующая версия будет без экрана, но с возможностью передачи информации на MQTT сервер.На этом хочу откланяться Тимофей горд проделанной работой Полезны ссылки Даташит на SD3004 Даташит на 24C02N Библиотека PZEM-004T для Ардуино Библиотека Adafruit GFX Библиотека Adafruit ILI9341
