SmartPlug
Introduction
Le but de ce projet est de réaliser une prise intelligente et connectée "smartplug".
Le principe est de mesurer l'énergie consommée par les appareils connectés et de gérer l'alimentation de ces derniers à partir de cette mesure.
Cahier des charges
Mesure de la puissance consommée
Pour réaliser cette mesure nous utiliserons un anneau ampèremétrique. On pourra ensuite calculer la puissance à l'aide de la formule P = U.I.cos(phi)
Dans un premier temps on considérera le déphasage nul.
Communiquer la mesure en filaire
Dans un premier temps nous realiserons une communication des données par le port serie d'un arduino.
Nous contrôlerons les puissances mesurées et piloterons l'alimentation.
Communiquer la mesure en sans-fil
Nous utiliserons pour cela un panstamp pour communiquer cette mesure. Il utilise le protocole SWAP pour communiquer.
Le panstamp sera alimenté via une alimentation à découpage.
Nous stockerons ensuite les mesures dans une base de données.
Analyse de la mesure
Nous devons déterminer l'état de l'appareil connecté. Si l'appareil est en mode veille, alors l'alimentation de celui-ci doit être coupée.
Commande de l'alimentation par l'utilisateur
Par défaut l'appareil n'est pas alimenté. Ainsi nous devons permettre à l'utilisateur la gestion de l'alimentation à l'aide d'un interrupteur.
Nous pourrons ensuite envisager une amélioration de la commande en utilisant une interface sans-fil (infrarouge).
Travail à réaliser
Conception de la carte électronique
A l'aide du logiciel Altium Designer, nous réaliserons dans un premier temps le schematic et le routage. L'objectif étant d'obtenir rapidement un prototype fonctionnel que l'on peut brancher sur le secteur.
On pourra par la suite optimiser les dimensions de la carte.
Gestion des données et pilotage
Une fois la carte réalisée nous débuterons en réalisant un pilotage de l'alimentation en filaire à l'aide d'un module arduino.
Une fois le pilotage filaire réalisé, nous devrons prendre en main un module panstamp afin de gérer la communication sans-fil et le pilotage de l'alimentation.
Nous alimenterons ces deux modules grâce à une alimentation à découpage à partir du secteur.
Création d'une base de données
Nous réaliserons une base de données permettant le stockage des informations recueillies telles que la puissance et l'intensité.
Évolution du projet
Semaine 1
Nous avons rencontré les professeurs et les ingénieurs d'études afin de définir clairement les étapes du projet ainsi que le cahier des charges.
Nous avons, part la suite, rédigé le cahier des charges et commencé les recherches sur la carte électrique à réaliser.
Semaine 2
Nous avons rencontré fois Mr Callot afin d'avoir plus d'explication sur le panstamp.
Après discussion, nous avons décidé de réaliser dans un premier temps un prototype avec un arduino que nous adapterons dans un deuxième temps à un panstamp.
Nous avons ensuite commencé à établir la liste des composants nécessaires à notre prototype.
Semaine 3
Après discussion, nous allons finalement utilisé un arduino mini ainsi qu'un module xbee pour transmettre les données.
Nous avons finalisé la liste des composants à commander et commencé à réalisé les schematics des cartes électriques.
Ainsi nous allons réalisé différentes cartes afin de séparer les taches.
La première carte sera composé de l'arduino et du module xbee.
Une autre gérera l'alimentation des composants à 3,3V et 5V.
Une carte aura pour tache la mesure du courant.
La dernière devra générer les interruptions à l'aide d'un relai.
Semaine 4
Retour au panstamp, un des objectifs du projet étant l'apprentissage de cette nouvelle technologie.
Elaboration de la liste du matériel :
Fournisseur : Farnell
Relais : TE CONNECTIVITY / OEG - OZ-SS-103LM1,200 - RELAIS SPDT 3VDC 16A
élévateur de tension: MICROCHIP - MCP1643-I/MS - IC, BOOST REG, PFM/PWM, 1MHZ, MSOP-8
Mesure de courant : LEM - HXS 20-NP/SP30 - TRANSDUCTEUR DE COURANT
Alimentation à découpage : XP POWER - ECL05US03-P - ALIMENTATION 5W MONTAGE PCB 3.3VDC 1.3A
Début des schematics sur le logiciel altium
Début de prise en main de panstamp.
Semaine 5
Elaboration des schématics.
Réalisation d'un premier programme de communication par panstamp utilisant des paquets aux formats CC1110.
Nous arrivons à envoyer des données entre les deux panstamps.
Début de la recherche sur la réalisation d'une base de données et sur la transmission des données entre le panstamp et la base de donnée.
Semaine 6
Fin des schématics :
Début du PCB
Abandon des recherches sur les bases de données afin de réaliser un programme permettant la mesure de la puissance en fonction des composants achetés et la visualisation des données sur un hyperterminal.
Rencontre avec Mr Callot, nouvelle objectif : utiliser le protocole SWAP plutôt que des paquets CC1110. En effet ces derniers ne possèdent pas d’adresse, les données sont lues par tous les panstamps du réseaux.
Ainsi avec le protocole SWAP il est possible d’échanger des données entre seulement deux panstamps d'un réseaux. On peut imaginer un réseaux de smartplug ne communiquant uniquement qu'avec un panstamp branché à un ordinateur.
Réalisation d'un programme utilisant le protocole SWAP. On transmet l'intensité mesurée et on l'affiche sur un hyperterminal.
Semaine 7
Fin du PCB:
Envoi des typons pour la création de carte.
Semaine 8
Récupération des cartes.
Nous avons manqué de matériel pour aller plus loin.
Semaine 9
Sur les programmes panstamps, on ajoute l'affichage de la puissance, la commande du relai de puissance en fonction de l'intensité mesurée et d'un bouton poussoir permettant le redémarrage du relais en puissance une fois que le relais n'est plus alimenté.
Réalisation de test avec un générateur de tension continue simulant la sortie du transducteur.
Résultat :
Les programmes fonctionnent, la tension mesurée correspond à l'intensité et la puissance affichée.
Il peut y avoir des mesures fausses au démarrage.
La tension pilotant le relais est visualisée grâce à une LED.
Si la tension mesurée est plus faible qu'une tension de seuil durant 30 secondes alors la LED s'éteint.
On peut ré-alimenter la LED en appuyant sur un bouton poussoir.
Tournage de la vidéo avec Mr ENGELS.
Rapport
Vous trouverez notre rapport au lien ci-dessous :
