<< | index | >>

Display voor de slimme energiemeter

Fabien van Mook, juli 2013.

Functie

Met een zogenaamde slimme energiemeter wordt het stroom- en gasverbruik gemeten en wordt deze automatisch en digitaal aan het energiebedrijf doorgegeven. In dit project is een display (figuur 1) ontwikkeld, waarmee de slimme energiemeter via zijn P1-poort wordt uitgelezen en waarmee het afgenomen elektrisch vermogen en gasdebiet (gemiddeld over 3 minuten, een kwartier en over een uur) worden weergegeven.

Op het display verschijnen achtereenvolgens de volgende «bladzijden»:

• de meterstanden (elektriciteit in kWh, gas in m³). Elke drie minuten wordt de actuele meterstand van de slimme energiemeter opgehaald;
• elektrisch vermogens (in kW), gemiddeld over 3 minuten, van de drie laatste opeenvolgende perioden van elk 3 minuten;
• elektrisch vermogens (in kW), gemiddeld over 15 minuten, van de drie laatste opeenvolgende kwartieren;
• elektrisch vermogens (in kW), gemiddeld over 60 minuten, van de drie laatste opeenvolgende uren;
• gasdebieten (in L/s), gemiddeld over 60 minuten, van de drie laatste opeenvolgende uren.

Hardware

De slimme-meterdisplay bestaat uit (figuur 2):

• een aansluiting voor het signaalkabeltje dat via een RJ11-connector met de P1-poort van de slimme energiemeter is verbonden;
• een zesvoudige invertor 74HCT04, waarmee het signaal van en naar de P1-poort wordt omgekeerd. De 74HCT04 staat tussen de P1-poort en de microcontroller en dient daarmee ook voor de bescherming van de microcontroller. De microcontroller verwerkt de communicatie puur via software (software RS232), via de pinnen 12, 13 en 3;
• een microcontroller PIC 16F88. Een belangrijke taak van de microcontroller is de juiste gegevens te distilleren uit het datagram dat de slimme energiemeter via de P1-poort uitgeeft. Deze taak en het verwerken van de relatief grote getallen die de meterstanden, vermogens en debieten vormen, zijn best zware taken voor de 8-bits microprocessor;
• een lcd-display met 20 bij 4 tekens, compatible met een HD44780;
• een real-time clock DS1307, met een backup-batterijtje. Deze communiceert via I2C met de microcontroller;
• een ST232CN, waarmee de eventueel verschillende spanningsniveaus in de RS232-communicatie tussen de microcontroller (5 V) en een computer (+/- 15 V?) worden overbrugd. De ST232CN is verbonden met de pinnen 8 en 11 van de microcontroller, waaraan de interne hardware-RS232-interface zit;
• een aansluiting voor het signaalkabeltje (RS232) met een computer. Als een computer geen COM-poort heeft, maar alleen een USB-poort, dient er nog een RS232/USB-adapter tussen gezet te worden. Deze aansluiting is bedoeld voor tijdens de ontwikkeling van de software. Met het verzetten van twee jumpers kan het signaal van de P1-poort rechtstreeks door de computer ontvangen worden;
• een aansluiting voor de programmer Wisp628 (verbinding met pinnen 4, 12 en 13 van de microcontroller), waarmee de microcontroller vanuit de computer van een programma voorzien wordt. Tijdens icp (in-circuit programming) moet een schakelaartje, dat in de buurt van de 74HCT04 zit, geopend zijn;
• een aansluiting voor de voedingsspanning (5 V gelijkstroom). Vanwege de beveiligingsdiode werkt het hele systeem op circa 4,4 V.

De gebruikte behuizing is een «assortimentsdoos» (164 x 31 x 101 mm³) met transparante klep, te koop onder artikelnummer 800000 bij Conrad.

Software

Het programma dat de microcontroller uitvoert, is in JAL geschreven, met hulp van gemodificeerde bibliotheken van Bert van Dam, Wouter van Ooijen en anderen:

• http://fabien.galerio.org/pp/2013-07-slimmemeterdisplay/p1poort16f88_11.jal
• http://fabien.galerio.org/pp/2013-07-slimmemeterdisplay/16f88_bert_p1.jal
• http://fabien.galerio.org/pp/2013-07-slimmemeterdisplay/lcd_44780_enzo_4x20_p1.jal
• http://fabien.galerio.org/pp/2013-07-slimmemeterdisplay/i2c_p1.jal

Het programma vult het bijna gehele programmeergeheugen van de microcontroller. De huidige versie van het programma is nog «ruw» en er valt nog een en ander te verbeteren.

Referenties

Bert van Dam (2008). PIC Microcontrollers : 50 projecten voor beginners en experts. 2e druk. Beek: Uitgeverij Segment. Software via http://www.boekinfo.tk/ en http://www.elektor.com/picbert.

Bert van Dam (2010). 50 PIC Microcontroller Projecten : voor beginners en experts. Susteren: Elektor International Media. Software via http://www.boekinfo.tk/ en http://www.elektor.nl/50-pic-microcontroller-projecten-dutch.

Wouter van Ooijen. Wisp648 : an in-circuit flash PICmicro Programmer. http://www.voti.nl/wisp648/.

JAL:

• Bert van Dam 2008 + 2010,
• http://justanotherlanguage.org/,
• https://github.com/jallib/jallib,
• http://www.casadeyork.com/jalv2/.

Slimme energiemeters, informatie over het protocol via de P1-poort via bijvoorbeeld:

• http://www.zonstraal.be/wiki/Datalogging_van_slimme_meters,
• http://zonnigbreda.blogspot.nl/2012/05/energie-meter-uitlezen-via-p1-poort.html,
• http://www.circuitsonline.net/forum/view/106111/1/,
• https://github.com/dovadi/ReadP1.

<< | index | >>

© Fabien van Mook