Счетчик электроэнергии
В каждой квартире есть счетчик электроэнергии и его показания тоже необходимо вовремя сдавать. У нас с этим была такая же проблема, что и со счетчиками воды — мы постоянно вспоминали про него, когда находились довольно далеко. Необходимо было как-то решить данную проблему. Вот такой счетчик у меня установлен в щитке на лестничной площадке.
На каждом счетчике указано какое кол-во импульсов он совершает на 1кВт*ч. У меня установлен старый счетчик электроэнергии и у него нет специальных выводов для подсчета этих импульсов. Но у него есть светодиод, который мигает в такт этим импульсам. Значит нам надо как-то определять, что светодиод мигнул. Для этого я решил использовать фототранзистор, который меняет свое сопротивление в зависимости от его освещенности. Чтобы он реагировал только на светодиод, фототранзистор был установлен во фрагмент квадратного деревянного бруска и приклеен скотчем к счетчику. Как получилось видно на фото ниже.
Еще во время ремонта в квартире, в общем щитке я установил плинт и провел от него витую пару в квартирный щиток со слаботочкой. Устройство я установил в этот щиток(в нем есть и розетка для питания) и через плинт соединил фототранзистор со своим устройством. И в таком виде все работает уже больше полугода.
Порядок снятия показаний счетчика электроэнергии
Счётчики электричества бывают нескольких типов:
- индукционные;
- электронные;
- однотарифные;
- мнготарифные.
Индукционный прибор однотарифный, не создаёт сложностей в снятии показаний. Суть его работы заключается в двух электромагнитах в конструкции, расположенных относительно друг друга под углом в 90⁰. В магнитном поле расположен диск из алюминия.
Электронные счётчики имеют ряд преимуществ в сравнении с индукционными, по этой причине они постепенно вытесняют последние:
- компактность;
- многотарифность;
- учитывается активная, реактивная мощность;
- высокий класс точности;
- доступно дистанционное снятие показаний и автоматическая отправка данных.
Принцип работы электросчётчика основан на микроконтроллере, измеряющем импульсы тока. Контроллер обеспечивает защиту аппарата от аварийных ситуаций. Импульс проходит сквозь датчики, затем выводится в микросхемы. Далее, преобразованная в киловатты информация высвечивается на экране.
Снятие показаний со счетчика индукционного типа
Учёт израсходованной энергии с данного аппарата довольно прост. Достаточно списать данные с индикатора, на котором отображено общее количество потреблённого электричества за всё время эксплуатации. Чтобы рассчитать сумму оплаты, из полученного числа вычесть показания прошлого месяца и умножить на установленный энергосбытовой компанией тариф.
Полученные показания счётчика вписать в квитанцию. Периодически энергетическая компания осуществляет контроль за корректной работой аппарата, поэтому пользователь должен обеспечить сотрудникам доступ к нему.
Списывать следует только целые киловатты, десятые и сотые не нужны для подачи. Существуют модели счётчиков без указания долей.
Снятие показаний со счетчика электронного типа
Внешняя панель электронных счётчиков может напугать и ввести в заблуждение. На самом деле, в снятии показаний с электросчётчиков нет ничего сложного. Существует несколько разновидностей подобных устройств учёта электроэнергии:
- Однотарифный (Т1) — учитывает использованное электричество вне зависимости от времени суток, согласно единой тарификации;
- Двухтарифный — сутки делятся на две фазы: ночную (Т2) и дневную (Т1), рассчитывающиеся по разным тарифам. Ночью использование энергии значительно дешевле.
- Трёхтарифный — помимо ночной (Т2) и дневной фаз (Т1), существует пиковая (Т3). В этот период электроэнергия рассчитывается по завышенному тарифу по причине максимального использования электроэнергии.
Доработка платы
Я немного доработал старую плату. Теперь схема выглядит следующим образом
Были сделаны следующие изменения:
- В схему добавлена микросхема CP2102, чтобы к плате можно было подключаться напрямую без переходников
- Увеличено кол-во выводов до 4(М1, М2, М3, М4), что позволяет одновременно подключить большее кол-во счетчиков
- Добавлены вспомогательные резисторы(R1..R8), что позволило конфигурировать выводы как необходимо
Теперь каждый вывод можно настроить для:
- подключения светодиода
- подключения кнопки
- подключение счетчиков(датчиков)
При использовании фототранзистора и датчика протечки их минимального сопротивления может быть недостаточно, чтобы напряжение опустилось до уровня логического нуля. Для этого к каждому выводу был добавлен делитель напряжения.
Давайте на примере датчика протечки рассчитаем делитель напряжения. Допустим датчик подключен к выводу M1. У него вспомогательные резисторы R1 и R2. Напряжение питания(U) ESP 3.3V. Сопротивление датчика протечки(Rd) при попадании на него воды становится 10кОм. Нам необходимо добиться, чтобы напряжение было ниже напряжения уровня логического нуля. Для ESP это 0.8V, возьмем 0.6V. нам не нужно, соответственно примем равным 0. Формула для расчета напряжения :
Выделим :
, где — это сопротивление датчика
Подставим известные значения в формулу
, округляем до ближайшего большего и получаем 47кОм. Для фототранзистора расчет делается аналогично, только Rd равно сопротивлению фототранзистора при освещении его светодиодом.
Прошивка
Как и раньше, прошивка собрана при помощи online-конструктора. Старый скрипт был модифицирован под 2 режима работы: снятие показаний счетчиков воды и снятие показаний электросчетчика. Соответственно есть 2 окна настройки:
При желании можно все объединить и добавить что-то свое. При отладке у меня одновременно были подключены 2 счетчика воды, датчик протечки и светодиод. В режиме снятия показаний счетчиков воды, данные передаются каждые 60 секунд при условии если были какие-либо изменения в показаниях. В режиме снятия показаний счетчика электроэнергии, данные передаются каждые 20 секунд без каких либо условий. Данные по-прежнему передаются на thingspeak.com Т.к. в новой схеме отсутствует кнопка для перехода в режим настроек, было принято решение при загрузке переводить устройство в режим настройки на 60 секунд. Если в течение 60 секунд никто не подключился к устройству, то дальше стартуем режим снятия показаний. Если кто-то подключился, то выход из режима настроек либо по сохранению данных на странице либо перезагрузив устройство.
Как снимать показания с трехфазных счетчиков
Трехфазные электросчетчики есть двух типов — старого типа, требующие наличия трансформаторов и электронные прямого включения (без трансформаторов). Если установлен электронный, снять показания счетчика электроэнергии надо также, как описано выше. Просто записать значения, дождавшись пока нужная информация высветится на экране или «пролистать» данные до необходимой страницы.
Подключение электросчетчика в трехфазной сети через трансформаторы тока
Если выделена большая мощность или стоит прибор учета старого образца, на каждую из фаз устанавливается трансформатор. Для снятия показаний в этом случае необходимо знать коэффициент трансформации. Снятые показания необходимо умножить на этот коэффициент. Полученная цифра и будет фактическим расходом.
Но вообще, нужно читать договор. Там должна быть прописана процедура расчетов — в некоторых организациях выписывают показания, внизу проставляют данные трансформатора или коэффициент трансформации, а собственно расчеты производит сам оператор. Так что при наличии 3-фазного счетчика, уточняйте форму и порядок расчетов при установке и опломбировке устройства учета и вводе его в эксплуатацию.
Согласно законодательству нашей страны, пользователь обязан иметь в доме/ квартире прибор учёта использованной электроэнергии. Данные о расходе ежемесячно передаются в энергосбытовую компанию для дальнейшего формирования квитанций.
Снимать показания и передавать их в энергетическую организацию — обязанность абонента. В противном случае, ему грозят штрафы и пени. Рассмотрим подробнее инструкцию по снятию показаний с разного типа электросчетчиков.
Доработка приложения
Показания счетчика электроэнергии необходимо было передавать в отдельный канал, поэтому в новой версии приложения я добавил возможность добавлять несколько каналов. Все данные хранятся в локальной SQL базе, чтобы можно было легко и быстро строить графики. Т.к. данные по электросчетчику я отправлял каждые 20 сек это отразилось на кол-ве данных, а следовательно, и скорости их получения. Для сравнения, за все время снятия показаний по водосчетчикам накопилось около 72000 записей, а по электросчетчику примерно за 7 месяцев около 2,6 млн. После оптимизации запросов в базу, удалось увеличить скорость выборки в несколько тысяч раз(сам не ожидал такого прироста). В новой версии были добавлены:
- виджет электросчетчика
- линейные графики
- возможность поделиться виджетом или графиком с другими людьми
- возможность работы с несколькими каналами
- оптимизация скорости работы
Снятие показаний счетчика электроэнергии может осуществляться работником энергоснабжающей компании или самим владельцем счетчика электрической энергии. В зависимости от типа счетчика электроэнергии показания могут сниматься по-разному.
При снятии показаний со счетчика электрической энергии важно помнить следующее. Для трехзначного счетчика электрической энергии один полный оборот, который совершает его счетный механизм, составляет 1000 кВтч. А для четырехзначного счетчика электрической энергии такой полный оборот будет составлять 10000 кВтч. Соответственно, трехзначный счетчик может досчитать до 999, после чего его показания обнуляются, и он начинает считать заново. А четырехзначный счетчик электрической энергии способен досчитать до 9999. Эти особенности следует учитывать, при снятии показаний с таких счетчиков электроэнергии и при выписке счетов.
Количество расходуемой электрической энергии определяется благодаря разнице в показаниях счетчика электроэнергии, которые были записаны во время выписки очередного счета и во время выписки предыдущего счета. Для того чтобы узнать сумму счета за пользование электрической энергией необходимо умножить полученное количество расходуемой электрической энергии в киловатт-часах на действующий тариф.
Отдельно следует рассмотреть момент снятия показаний со счетчика во время его замены. Так, к примеру, ранее показания снимались по трехзначному счетчику электрической энергии, а потом его поменяли на четырехзначный счетчик. В этом случае следует записать последние показания, которые еще учитывались трехзначным счетчиком электрической энергии. Потом записываются показания по новому счетчику, а в конце месяца полученные показания суммируются.
Все полученные данные записываются в счет, который должен подписать сам потребитель. При этом очень важно соблюдать правильное заполнение таких счетов. Не допускается записывание никаких лишних данных не в те графы, как например, записывание копеек в графу расходов электрической энергии. Также не рекомендуется записывать в счет раскладку суммы между несколькими жильцами, фамилии жильцов и другие данные, которые не имеют отношения к расчету за потребляемую электрическую энергию.
Счет должен выписываться в абонентской книжке, после чего он может быть предъявлен к оплате в сберегательном банке города. Счет ха электроэнергию подлежит к обязательной оплате в установленный срок.
Абонентскую книжку со всеми оплаченными счетами следует хранить в течение трех лет со дня ее выдачи. Также пользователь обязуется предъявить ее контролерам энергосбыта по первой их просьбе в случае необходимости.
Итого
После всех доработок, я могу получить следующую информацию:
- текущее показание счетчика
- текущее потребление
- информацию по потреблению и расходу электроэнергии за какой-то промежуток времени
Конечно, напрашивается вопрос почему я не сделал устройство автономным(на хабре есть несколько статей на эту тему). Если делать устройство автономный, то необходимо передавать данные несколько раз в день, а я же хотел видеть данные почти в режиме реального времени. Приложение можно использовать не только с моим устройством, но и просто как клиент к thingspeak.com для отображения каких либо графиков или значений. На данный момент приложение красиво отображает показания счетчиков воды и электроэнергии, если у кого-то будут другие идеи, что можно добавить, то пишите мне в личку.
