Medidas eléctricas de +6canales ( software)

octubre 9, 2022marzo 24, 2024soloelectronicosDeja un comentario

Ya se trató en este blog el hardware de EmonESP/EmonCMS ,una placa medidora de energía que usa tambien un ESP32 proporcionado 6 canales expandibles pudiendo leer 6 canales de corriente y 2 canales de voltaje a la vez. Para ello utiliza transformadores de corriente y un transformador de CA para medir el voltaje y alimentar la(s) placa(s)/ESP32.

Estas son algunas de sus carastericticas

Muestras de 6 canales de corriente y 1 canal de voltaje (ampliable a 2 voltajes)
Las placas complementarias (hasta 6) pueden expandir el medidor hasta 42 canales de corriente y 8 canales de voltaje
Utiliza 2 Microchip ATM90E32AS – 3 canales de corriente y 1 voltaje por IC
Para cada canal, el medidor también puede calcular lo siguiente:
- Poder activo
- Poder reactivo
- Poder aparente
- Factor de potencia
- Frecuencia
- La temperatura
Utiliza abrazaderas de transformador de corriente estándar para probar la corriente
Resistencias de carga de 22 ohmios por canal de corriente
Incluye convertidor reductor incorporado para alimentar ESP32 y electrónica
2 interrupciones IRQ y 1 salida de advertencia conectada a ESP32
Salidas de cruce por cero
Salidas de pulso de energía por IC (4 por IC x2)
Interfaz SPI
Error de medición IC: 0,1%
Rango dinámico IC: 6000:1
Selección de ganancia actual: hasta 4x
Deriva de referencia de voltaje típica (ppm/°C): 6
Resolución ADC (bits): 16

La placa principal cuyas medidas pueden ser bien Monofásica o Trifásicas incluye un convertidor reductor para alimentar la electrónica y la placa de desarrollo ESP32, que se conecta directamente a la placa. Se pueden apilar hasta 6 placas adicionales encima de la placa principal para permitirle monitorear hasta 42 canales actuales en resolución de 16 bits, en tiempo real, ¡todo a la vez!

La potencia se puede calcular en el software, pero el factor de potencia deberá estimarse ((voltaje*corriente)*power_factor)).

A continuación destacamos los elementos hardware necesarios para completar la instalación:

Transformadores de corriente (cualquier combinación de los siguientes, o cualquier transformador de corriente que no supere los 720 mV RMS o la salida de 33 mA)
- SCT-006 20A/25mA Micro (apertura de 6 mm – conectores de 3,5 mm)
- SCT-010 80A/26.6mA Mini (apertura 10mm – conectores 3.5mm)
- SCT-013-000 100A/50mA (apertura 13mm – conectores 3.5mm)
- SCT-016 120A/40mA (apertura 16mm – conectores 3.5mm)
- Magnelab SCT-0750-100 (conectores de tornillo: debe cortar la conexión de la resistencia de carga en la parte posterior de la placa, ya que tienen una resistencia de carga incorporada).
- SCT-024 200A/100mA (apertura 24mm – salida terminal)
- También se pueden usar otros, siempre que estén clasificados para la cantidad de energía que desea medir y tengan una salida de corriente de no más de 720 mV RMS, o 33 mA en la salida máxima.
Transformador de CA (NO CC):
- América del Norte: Jameco Reliapro 120V a 9V AC-AC o 12v. El pin positivo debe ser de 2,5 mm (algunos son de 2,1)
- Europa: 240 V a 9 V o 12 V CA-CA al menos 500 mA
ESP32 (elija uno):
- NodoMCU 32s
- Espressif DevKitC
- DevKitC-32U si necesita una mejor recepción wifi (no olvide la antena )
- Cualquier otra cosa con los mismos pines que el anterior, que generalmente son 19 pines por lado con 3v3 en la parte superior izquierda y CLK en la parte inferior derecha
Software (elija uno):
- La versión personalizada de EmonESP y la biblioteca Arduino ATM90E32
- La versión actual de ESPHome. Los detalles sobre la integración con Home Assistant se encuentran aquí.
- Bibliotecas para CircuitPython y MicroPython

Diagrama posterior del medidor de energía ESP32 de 6 canales expandible

Conectando el ESP32

El medidor de energía ESP32 de 6 canales expandible está hecho para que una placa de desarrollo ESP32 se pueda conectar directamente al medidor. Consulte la lista anterior para conocer las placas de desarrollo ESP32 compatibles. Siempre inserte el ESP32 con el pin 3V3 en la parte superior izquierda del medidor . Los pines inferiores se utilizan para conectar la señal de voltaje (del enchufe de alimentación) a las placas adicionales. Si el ESP32 se inserta en los pines inferiores, lo más probable es que haga un cortocircuito en el ESP32.

El medidor de energía ESP32 de 6 canales expandible utiliza SPI para comunicarse con el ESP32. Cada placa utiliza 2 pines CS.

La placa principal utiliza los siguientes pines SPI:

CLK – 18
miso – 19
MOSI – 23
CS1 – 5 (CT1-CT3 y voltaje 1)
CS2 – 4 (CT4-CT6 y voltaje 2)

El software EmonESP/EmonCMS

EmonESP se usa para enviar datos de medidores de energía a una instalación local de EmonCMS o emoncms.org . Los datos también se pueden enviar a un corredor MQTT a través de esto. EmonCMS tiene aplicaciones para Android e IOS. El software ESP32 para EmonESP se encuentra aquí , y se puede flashear a un ESP32 usando Arduino IDE o PlatformIO

ESPHome/Asistente de hogar

ESPHome se puede cargar en un ESP32 para integrar sin problemas los datos de energía en Home Assistant . Los datos de energía se pueden guardar en InfluxDB y mostrar con Grafana. Al mismo tiempo, los datos de energía también se pueden usar para automatizaciones en Home Assistant.

Una nueva característica en Home Assistant le permite monitorear el uso de electricidad directamente en Home Assistant . ¡También puede rastrear el uso de dispositivos individuales y/o energía solar usando el medidor de 6 canales!

Intermitente ESPHome

Si tiene Home Assistant instalado, vaya a Supervisor en el menú de la izquierda, haga clic en Tienda de complementos en la parte superior, busque ESPHome – Haga clic en Instalar
Haga clic en Abrir interfaz de usuario web

Haga clic en el círculo verde + en la parte inferior derecha para agregar un nuevo nodo
Complete el nombre (por ejemplo, ‘energy_meter’ y el tipo de dispositivo como NodeMCU-32S o Generic ESP32
Agregue los detalles de su wifi y haga clic en Enviar para crear el nodo
ESPHome se compilará; cuando esté completo, haga clic en Descargar binario

Descargue la herramienta intermitente ESPHome para su sistema operativo aquí
Conecte el ESP32 que pretende usar con su medidor a su computadora a través de USB (no es necesario que esté conectado al medidor en este punto, pero si lo está, no conecte el transformador de CA todavía para el medidor al mismo tiempo). vez que el ESP32 está conectado al USB)
En la luz intermitente de ESPHome, seleccione el puerto COM al que está conectado el ESP32
Seleccione el archivo .bin que acaba de descargar y haga clic en Flash ESP (si no se conecta, haga clic en ver registros para ver qué está pasando; probablemente tendrá que mantener presionado el botón de arranque derecho en el ESP32 después de hacer clic en Flash ESP)
ESPHome se cargará en el ESP32 con una configuración básica

Suponiendo que el ESP32 esté lo suficientemente cerca del AP al que desea conectarse para WiFi, ahora debería estar disponible en ESPHome dentro de Home Assistant
En Home Assistant, vaya a Configuración > Integraciones y Configure para ESPHome. Debe estar resaltado como Descubierto

Cargando la configuración del medidor de energía

Elija una configuración de ejemplo que mejor se adapte a la configuración de su medidor de energía aquí en el sitio de ESPHome , y aquí para algunas configuraciones más avanzadas
En la interfaz de usuario web de Home Assistant/ESPHome, haga clic en Editar para el nodo Medidor de energía
Copie/pegue la configuración de ejemplo, cambie cualquier configuración aplicable, como las calibraciones actuales a los transformadores de corriente que utiliza, y haga clic en Guardar

En este punto, es una buena idea cerrar el cuadro de diálogo de edición y hacer clic en Validar en la pantalla principal para asegurarse de que su archivo .yaml sea válido. Corrige los errores que puedan surgir.
Haga clic en Cargar para guardar su configuración en el ESP32. Tenga en cuenta que si tiene 4 o más placas adicionales, puede recibir un error y quedarse sin memoria en su ESP32 si tiene muchos sensores.

Para una mayor precisión, puede calibrar los sensores de corriente.
Al actualizar los valores de los transformadores de corriente en la configuración de ESPHome, haga clic en Editar y luego en Cargar

Obtener datos en InfluxDB

Si aún no lo ha hecho, instale el complemento InfluxDB en Home Assistant a través de Supervisor > Tienda de complementos
Abra la interfaz de usuario web y haga clic en la pestaña Administrador de InfluxDB , agregue un asistente de base de datos
Haga clic en la pestaña Usuarios (en Bases de datos en la misma pantalla) y cree un nuevo usuario homeassistant con Todos los permisos
Edite su configuración .yaml y agregue los parámetros de InfluxDB enumerados en Supervisor > InfluxDB > Documentación (menú superior) > Integración en Home Assistant
Reiniciar Asistente de inicio
Los datos ahora deberían estar disponibles en Home Assistant y disponibles en http://homeassistant.local:8086 o la IP de Home Assistant

Obtener datos en el panel de energía de Home Assistant

Configuración de energía de Home Assistant

Para mostrar datos en el panel de energía de Home Assistant, debe usar ESPHome v1.20.4 o superior, y tener al menos una total_daily_energyplataforma configurada en su configuración de ESPHome. timetambién se necesita.

Para consumo total de energía

#Total kWh
  - platform: total_daily_energy
    name: ${disp_name} Total kWh
    power_id: totalWatts
    filters:
      - multiply: 0.001
    unit_of_measurement: kWh
time:
  - platform: sntp
    id: sntp_time

¿Dónde totalWattsestá la suma de todos los cálculos de vatios en el medidor? Vea un ejemplo de esto aquí. En el ejemplo, esto se hizo con una plantilla lambda .

para paneles solares

Se puede hacer lo mismo que arriba para rastrear el uso y la exportación de paneles solares. Los canales actuales en el medidor que rastrean el uso solar deben tener su propio cálculo de plantilla lambda.

Vea este ejemplo para saber cómo puede configurar esto con el medidor de 6 canales.

Para dispositivo individual/seguimiento de circuito

Para hacer esto, debe tener la potencia calculada por el medidor, o una plantilla lambda que calcula los vatios por circuito. Luego puede usar una plataforma de kWh para cada uno de los canales actuales en el medidor de energía de 6 canales. Por ejemplo:

#CT1 kWh
  - platform: total_daily_energy
    name: ${disp_name} CT1 Watts Daily
    power_id: ct1Watts
    filters:
      - multiply: 0.001
    unit_of_measurement: kWh

ct1Wattshace referencia a la identificación del cálculo de vatios. En la configuración de ejemplo , esto es:

      power:
        name: ${disp_name} CT1 Watts
        id: ct1Watts

Configuración en Home Assistant

Vaya a Configuración > Energía
Para la energía total, haga clic en Agregar consumo en Red eléctrica
El nombre de la plataforma total_daily_energy, como 6C Total kWh, debería estar disponible para elegir
También puede establecer un costo estático por kWh o elegir una entidad que rastree el costo de su electricidad
Para Dispositivos individuales, elija el nombre de los circuitos individuales, como 6C CT1 Watts Daily
Si monitorea sus paneles solares con un medidor de 6 canales, también puede configurar esto aquí, pero no se registrará a menos que su casa consuma energía o fluya hacia la red.

Preguntas más frecuentes

Obtengo una lectura baja o nada en absoluto para un CT. ¿Qué sucede? : A veces, el conector para el CT es un poco rígido y es posible que deba empujar el conector del CT en el conector de la placa hasta que haga clic. Si definitivamente está completamente adentro, es posible que el conector o algún otro lugar tenga una conexión suelta, y reemplazaremos el medidor de forma gratuita.

¿Funciona el medidor de energía de 6 canales en mi país?: ¡Sí! Hay una configuración para configurar el medidor a 50 Hz o 60 Hz de potencia. Deberá comprar un transformador de CA que reduzca el voltaje a entre 9 y 12 V CA. Los transformadores para EE. UU. están a la venta en la tienda circuitsetup.us.

Obtengo un valor negativo en un canal actual. ¿Qué está pasando? Esto generalmente significa que el CT está en la parte posterior del cable, ¡simplemente gírelo!

Obtengo un pequeño valor negativo cuando no hay ninguna carga, pero de lo contrario obtengo un valor positivo. ¿Qué está pasando?: Esto se debe a variaciones en las resistencias y los transformadores de corriente. Puede calibrar los transformadores de corriente al medidor o agregar esta sección lambda para permitir solo valores positivos para un canal de corriente:

  - platform: template
    name: ${disp_name} CT1 Watts Positive
    id: ct1WattsPositive
    lambda: |-
      if (id(ct1Watts).state < 0) {
        return 0;
      } else {
        return id(ct1Watts).state ;
      }
    accuracy_decimals: 2
    unit_of_measurement: W
    icon: "mdi:flash-circle"
    update_interval: ${update_time}

Luego, para su cálculo de vatios totales, use ct1WattsPositive

Los cables del CT no son lo suficientemente largos. ¿Puedo extenderlos? ¡Sí, absolutamente puedes! Se puede usar algo como una extensión de auriculares o incluso un cable de ethernet (si no le importa hacer algo de cableado). Se recomienda calibrar los TC después de añadir cualquier extensión particularmente larga.

¿Puedo usar este CT con el medidor de 6 canales?: ¡Lo más probable es que sí! Siempre que la salida tenga una potencia nominal inferior a 720 mV RMS o 33 mA.

¿Puedo usar CT SCT-024 200A con el medidor de 6 canales?: Si necesita medir hasta 200 A, no se recomienda. A 200A, el SCT-024 emitirá 100mA. Eso significa que el máximo que debe medir con el SCT-024 conectado al medidor de 6 canales es 66A . En un entorno residencial con un servicio de 200 A, es muy poco probable que utilice más de 66 A por fase sostenida. De hecho, a menos que tenga su propio transformador dedicado y una casa muy grande, es imposible.

¿Cómo sé si mi CT tiene una resistencia de carga?: Hay una resistencia de carga incorporada si la salida está clasificada en voltios. En este caso, se debe cortar el puente correspondiente en la parte posterior del medidor.

Cuando se usan más de 3 tableros complementarios, ESPHome no funciona. ESPHome se quedará sin memoria de pila después de usar más de 15 sensores, más o menos. Deberá aumentar el tamaño de la memoria de pila antes de compilar. Ver detalles aquí.

ACTUALIZACIÓN: Puede reemplazar la definición esphome: en su configuración de ESPHome para resolver este problema con lo siguiente:

esphome:
  name: 6chan_energy_meter
  platformio_options:
    build_flags: 
      - -DCONFIG_ARDUINO_LOOP_STACK_SIZE=32768

esp32:
  board: nodemcu-32s
  variant: esp32
  framework:
    type: arduino
    version: 2.0.2
    source: https://github.com/espressif/arduino-esp32.git#2.0.2
    platform_version: https://github.com/platformio/platform-espressif32.git#feature/arduino-upstream

Fuente: https://github.com/CircuitSetup/Expandable-6-Channel-ESP32-Energy-Meter

Averías en Domyos FC 50

marzo 26, 2022julio 29, 2024soloelectronicosDeja un comentario

Hoy en día muchas bicicletas estáticas incluyen funciones avanzadas normalmente sin sobrecoste del producto. Hoy nos vamos a centrar concretamente en una de las mas populares :la FC 50 del fabricante Domyos intentando resolver explicar sobre todo como solucionar pequeñas averías o errores que puede presentar su pantalla que puedan invalidar su correcto funcionamiento.

En primer lugar hagamos un resumen de las funcionalidades AUTOSCAN donde se visualizara alternamente las funciones cada 5 segundos:

1 – Velocidad: Esta función permite indicar una velocidad estimada. Ésta puede indicarse en Km./h o en Mi/h en función de la posición del interruptor en la parte trasera del producto.
2 – Distancia: Esta función permite indicar una distancia estimada desde el inicio del ejercicio. Ésta puede indicarse en Km. o en Mi en función de la posición del interruptor en la parte trasera del producto.
3 – Calorías: Esta función muestra una estimación de las calorías gastadas desde el inicio del ejercicio.
4 – Tiempo: Esta función indica el tiempo transcurrido desde el inicio del ejercicio, en minutos: segundos durante la primera hora y, a continuación, en horas: Minutos
5 – Frecuencia cardiaca : Coloque las palmas de sus manos sobre los sensores de pulso ( si cuenta con estos), transcurridos unos segundos, el indicador de su ritmo cardiaco parpadeará y su frecuencia cardiaca se mostrará en número de latidos por minuto(CUIDADO : se trata de una estimación, que no deberá de tomarse como garantía médica en ningún caso. Durante un período de varios segundos o durante un salto de frecuencia, es posible que el valor visualizado no sea coherente con su ritmo cardiaco real. Esto se debe a la inicialización del algoritmo).

PUESTA A CERO DEL PRODUCTO: El producto se pone en stand by a los 5 minutos de inactividad. Los indicadores se ponen a 0 a partir de la entrada en stand by (sin memorización de datos).

Averías relacionadas con la alimentación

Este tipo de averías suele ser el más típico porque sin alimentación ningún sistema electrónico puede funcionar. Si sospecha que se pueden haberse agotado las dos pillas AA., retire la consola de su soporte, retire la tapa de las pilas que se encuentra en la parte trasera del producto, coloque dos pilas nuevas de tipo AA o UM-3 en el compartimiento previsto a tal efecto en la parte trasera de la pantalla.

2. Asegúrese de que las pilas estén colocadas correctamente y de que éstas estén perfectamente en contacto con los muelles.

3. Vuelva a colocar la tapa de las pilas y el producto y asegúrese de su sujeción.

4. Si la pantalla es ilegible total o parcialmente, retire las pilas, espere 15 segundos y vuelva a colocarlas.

Si por la circunstancia las pilas están deterioradas debe saber que puede ser por sulfatación, proceso por el cual se realiza la formación de cristales de sulfato de plomo en una pila o batería. La sulfatación se producirá en cierto grado sobre todo en las baterías a lo largo de su vida útil. Sin embargo, la sulfatación rápida puede producirse con el almacenamiento prolongado, la sobrecarga (o la infracarga en caso de una batería). Cuanto más sulfato se acumule en una batería, menos eficaz será ésta. La sulfatación es la causa número uno de fallos prematuros en las baterías y pilas pudiendo provocar cualquiera de las siguientes situaciones: pérdida de potencia , tiempos de carga más largos, acumulación excesiva de calor en el sistema eléctrico tiempos de funcionamiento más cortos entre cargas y, en última instancia, acortar la vida útil de su batería.

Si se han sulfatado las pilas /bateroas AA , elimine estas y limpie con profundidad el porta-pilas, primero con un cepillo de púas y después si es posible con una lija fina para eliminar cualquier resto de sulfatos o elementos químicos.

Problemas de configuración

– Si observa que su contador no indica las correctas unidades de medida para la distancia, veriﬁque que el tercer interruptor ( el de la derecha) detrás de la consola, esta en la posición «Km» para una visualización en kilómetros. Retire y coloque de nuevo las pilas para que se realice el cambio o pulse el botón RESET.

– Si observa distancias o velocidades anormales o un mensaje «ERR», compruebe que el interruptor de la parte trasera de la consola esté en posición VM para bici magnética, o en VE para bici elíptica y pulse el botón RESET. En las bicis magnéticas, cada vuelta de pedal corresponde a una distancia de 4 metros, en las bicis elípticas 2 movimientos corresponden a una distancia de 1,6 metros (estos valores corresponden a valores medios en bicicleta o caminando). Esta consola es completamente automática y se enciende desde el inicio del pedaleo.

Mensaje «Err » en pantalla

A continuación se le muestra la conﬁguración de los botones para su bicicleta VM 200 que deberá ajustar en los tres conmutadores que cuenta la unidad detrás del monitor :

Elija VM en el primer cursor para su bicicleta VM 200 ( es decir la posición más la izquierda).
Elija «0» en el segundo cursor ( es decir en la posición central del conmutador).
Elija la posición derecha del tercer conmutador ( km).
Pulse el botón RESET.

En caso de una conﬁguración incorrecta, aparecerá un mensaje de error en la consola Err.

Queda claramente como es muy importante situar los tres conmutadores en la posición incorrecta pues de no hacerlo, la unidad presentara en pantalla el mensaje «Err» y por tanto no dará ninguna indicación de velocidad, km recorridos , etc

Para que quede mas claro mostramos en la imagen la posición correcta de los tres conmutadores:

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento del velocímetro electrónico es contar el número de señales del sensor durante un período fijo de tiempo, señales que por cierto en este modelos son transmitidas por un jack de 3 1/2″ de dos hilos ( ver parte derecha de foto superior).

Como sensor, un contacto sellado se usa con mayor frecuencia. Este interruptor de láminas se fija en una de las plumas de la horquilla delantera ( o en la rueda de inercia interior en caso de bicicletas estáticas ) . El sensor se activa mediante un imán permanente montado en uno de los radios de dicha rueda.

El microcontrolador del dispositivo recuerda el tiempo entre dos arranques del sensor, porque para calcular la velocidad de movimiento, es necesario realizar el cálculo de acuerdo con la fórmula S = C * (F * 0.036) / T, en la cual: S speed velocidad deseada, C ─ circunferencia de la rueda, F speed velocidad del reloj procesador, T ─ tiempo entre respuestas del sensor.

Para indicar los valores, se utilizan indicadores de cristal líquido , ya que tienen un bajo consumo de corriente..

En caso de bicicletas el propietario de la bicicleta establece la longitud de la circunferencia de la rueda (C), ya que no es estándar. Para configurar correctamente la computadora para bicicleta, debe especificar su valor con la mayor precisión posible. Por lo tanto, se recomienda medir personalmente el perímetro del neumático envolviendo la rueda con una regla flexible en círculo. También es posible aplicar una pintura que es transversal para arriesgar la cubierta del neumático y montar la bicicleta hacia adelante en línea recta, y luego medir la distancia entre las dos pistas que quedan en una superficie limpia y plana.

Conociendo el principio descrito anteriormente de la computadora para bicicletas, muchos electricistas ensamblan sus propios dispositivos, que también funcionan con éxito. En productos caseros, se utilizan varios microcontroladores, por ejemplo, como PIC16F830, ATTiny2313A, ATMEGA8, pero para cada uno de ellos necesita ensamblar un programador adicional.

Por supuesto, hacer algo difícil por su cuenta siempre es agradable y recomendable, pero solo se permite comprender a las personas. Hay demasiados esquemas simples con errores o complejos en Internet, basados en pantallas costosas y microcontroladores con un montón de funciones inútiles. Y si calcula cuánto costará crear un producto casero, e incluso teniendo en cuenta el ensamblaje del programador, la construcción del estuche, más el tiempo dedicado, resulta que, en cualquier caso, sería más barato comprar una computadora para bicicleta preparada por solo $ 9.

Prueba del sensor

Para probar el funcionamiento del sensor una vez configurado los tres conmutadores de la parte de atrás en la posición correcta, estando bien alimentada la unidad simplemente cruzando los dos hilos de forma intermitente deberia avanzar la cuenta de KM, km/h o calorias.

Si no avanzase cruzando los hilos , la unidad es posible que este averiada ( podríamos sustituirla por un velocímetro de bicicleta convencional conectando ambos cables ) . Si por el contario avanza el conteo cruzando los cables pero conectando el jack no avanza , es señal de que cable o el sensor ( o ambos) no funcionan y deberíamos revisarlos.