Co mogę zmierzyć za pomocą IRS 201703

IRS 201703 - tak roboczo nazwany zostało urządzenie - będące częścią układu do pomiaru prądu.
Urządzenie IRS201703 jest czujnikiem natężenia prądu, składający się modułu ASC 712 połączonego z układem JP3 wyposażonym w urządzenie radiowe RFM69HC oraz antenę płytkową. Moduł ASC 712 oparty o technologię Arduino pozwala zbadać przepływ prądu zmiennego.
Do pomiaru wykorzystywany jest efekt halla, dzięki czemu następuje separacja pomiędzy mierzonym układem, a pozostałymi elementami urządzenia IRS 201703. 
 

Zakres, w jakim urządzenie potrafi zmierzyć natężenie mieści się w przedziale od 0A do 20A, co pozwala na monitorowanie przepływu prądu do większości urządzeń elektrycznych gospodarczych i maszyn niewielkiej mocy. Napięcie niezbędne do pracy tego urządzenia to 3V.  

Szczegółowy opis urządzenia dostępny: Opis_IRS.pdf.

Podłączenie urządzenia do sieci

1. Spot

Wprowadzony do listy urządzeń w opcji spot. Do wypełnienia dane:

• rodzaj [aktywny] - powoduje wpięcie w sieć
• gatunek - typ sensora
• adres - przydzielony adres w sieci
• interwał - częstotliwość pomiarów, dla niewybranego co 3s

Testowane urządzenie:
nazwa: P - Komputer 2 A
MAC 00220031
address: 226
gatunek: ACS720

2. Server

Podpięcie w liście urządzeń - opcja server.

3. Kontrola wyników - dashboard.

Śledzenie aktualnych wskazań w opcji dashboard.

amps - suma kwadratów odchyleń od średniej natężenia prądu (w okresie 20ms)
AVR - średnia wartość natężenia prądu (w okresie 20ms)

4. Wykres na pulpicie

Wykres wyliczonego amps i podstawowe dane na pulpicie.

5. Zapisywane dane i zestawienia

Zestawienie - tabelę wartości można uzyskać w opcji: Database - zestawienie - kartoteka
zaznaczając przełącznik [v] values

Analiza pomiarów kontrolnych

1. W stanie spoczynku (braku pracy urządzenia) wartość amps waha się w granicach 7-10.
2. W stanie spoczynku (braku pracy urządzenia) - wpięta suszarka wartość amps waha się w granicach 80-90.
2. Podpięta lampa 35W  - wartość amps waha się w granicach 38-58.
3. Podpięta suszarka 2300W (zimne powietrze) - wartość amps waha się w granicach 500 / 200 / 1500.

Powrót do:

Nawigacja po urządzeniach IRS

Urządzenie serwerowe IRS - Raspberry Pi

Wielokrotnie już we wcześniejszych postach wspomniane zostało urządzenie, które również jest istotne w układzie pomiarowym IRS, czyli serwer ( w przypadku IRS nazywane również jako jednostka centralna - rejestrująca). Wielu z nas wyobraża sobie tą maszynę jako wielki komputer charakteryzujący się ogromną mocą obliczeniową i możliwością przechowywania obszernych ilości danych, a przy tym zajmujący całe pomieszczenie. Jednak w przypadku systemu IRS takie wyobrażenie jest przeciwieństwem rzeczywistości, gdyż urządzenie pełniące rolę serwera jest wielkości smartfona.  Oprócz niewielkich rozmiarów, podobnie jak dzisiejsze telefony wykazuje się dużymi możliwościami. Urządzenie, o którym dziś mowa to Raspberry Pi.

Zanim zrozumiemy dlaczego to urządzenie znalazło swoje zastosowanie w układzie czujników, należy opowiedzieć w kilku słowach o tym (jak na tą chwilę) tajemniczym urządzeniu.

Raspberry Pi jest to platforma komputerowa stworzona, aby rozwijać naukę podstaw informatyki. Samo urządzenie składa się z pojedynczego obwodu drukowanego. Pomimo tego, iż urządzenie nie jest zestawem komponentów odpowiedzialnych za konkretne działania, w praktyce jego działanie nie różni się od tradycyjnej maszyny PC.
Raspberry Pi zawiera wszystkie podstawowe elementy niezbędne do funkcjonowania tak, jak ma to miejsce w przypadków naszych osobistych komputera, czyli posiada

• procesor, 
• pamięć operacyjną, 
• procesor graficzny, 
• nośnik danych w postaci karty SD, 
• system operacyjny (Linux),
• porty pozwalające podłączyć inne urządzenia (porty: Audio, USB i HDMI)
• możliwość połączenia z siecią Ethernet.

Dzięki niewielkim rozmiarom, możliwości łączności Raspberry Pi z Internetem, wyposażenia w system operacyjny oraz nośnik danych w postaci karty SD ten niepozorny komputer odnajduje swoje miejsce w naszym układzie pomiarowy IRS jako serwer. 

Zatem: 

1. System operacyjny pozwala na zainstalowanie programu obsługującego czujniki należące do IRS.
2. Połączenie z Internetem pozwala na połączenie czujników wysyłających dane do bazy oraz umożliwia dostęp do programu i zbieranych danych innym urządzeniom mających połączenie z siecią.
3. Nośnik danych, czyli możliwość podłączenia karty SD pozwala na przechowywanie systemu operacyjnego, programu IRS Madar oraz danych zgłaszanych przez urządzenia pomiarowe.
4. Niewielkie rozmiary umożliwiają mobilność tego urządzenia.

Po zaprezentowaniu możliwości Raspberry Pi nie możemy mieć wątpliwości, iż jest świetnym rozwiązaniem na pełnienie funkcji serwera w naszym układzie pomiarowym, a ponadto jego gabaryty nie ograniczają możliwości zmiany jego lokalizacji i podobnie jak czujniki IRS dobrze prezentuje się poza lub w obudowie.

Powrót do:

Nawigacja po urządzeniach IRS

Nawigacja po programie IRS

Wersje oprogramowania urządzeń pomiarowych

Prowadząc pomiary przy pomocy Internetowego Rejestratora Sygnałów oczywiste jest, że w głównym punkcie układu, którym jest jednostka centralna pełniąca funkcję serwera niezbędne jest oprogramowanie pozwalające na pracę z danymi i wykonywanie zadań przez główne urządzenie. Jednak oprogramowanie występuje również w mniejszych urządzeniach (czujnikach) komunikujących się z bazą.
Każde urządzenie w zależności od typu prowadzonych pomiarów oraz rodzaju zasilania posiada określoną wersję zainstalowanego oprogramowania. Wersja oprogramowania ma wpływ m.in na:

• żywotność baterii,
• rodzaj przekazywanych danych,
• sposób przekazywania danych,
• możliwość automatycznego połączenia po utracie łączności z jednostką centralną lub jej zrestartowaniu,
• występowanie odstępów między wysyłanymi danymi.

Informacja dotycząca wersji oprogramowania czujnika jest widoczna w programie. Aby sprawdzić wersję oprogramowania zainstalowaną na urządzeniu pomiarowym należy wybrać w module Server urządzenie pomiarowe z listy połączonych urządzeń z jednostką centralną. Po kliknięciu na wybrane urządzenie wyświetlone zostaje okienko z szczegółowymi informacjami, gdzie oprócz informacji dotyczących godziny logowania, resetu ilości otrzymanych wiadomości, wartości napięcia zasilającego znajduje się również ta o numerze wersji oprogramowania czujnika.

Wersja oprogramowania ma duży wpływ nie tylko na rodzaj danych wysyłanych przez urządzenie, ale również na zachowanie urządzenia komunikującego się z bazą.

Szczegółowe znaczenie pól: GITHUB: MetiumIoT - Server

Powrót do:

Nawigacja po programie IRS

.

Diagnostyczny podgląd w bazie danych ∴

Czujniki przesyłają dużą ilość informacji do bazy danych, które są niezbędne, aby odczytać za pomocą naszego programu badany przez nie obszar. Jednak oprócz informacji pomiarowych, urządzenia zgłaszają również swój stan w jakim się znajdują. Dzięki nim wiemy dokładnie, o której godzinie "przywitały się" z bazą danych (hello) lub też nie odpowiedziały bazie na jej "pukanie do ich drzwi" (knock). Oczywiście takie informacje wysyłane są również na tym samym poziomie, jak odbywa się to w przypadku danych pomiarowych, co powoduje mieszanie się danych. Przeglądanie nieuporządkowanych danych nie jest wygodne, przez to w oknie bazy danych istnieje możliwość wyświetlenia tylko tych danych, których potrzebujemy.

W pierwszym polu oznaczonym na zrzucie ekranowym istnieje możliwość wskazania urządzenia z pośród innych z listy, co powoduje wyświetlenie tylko danych przekazywanych przez wybrany przez nas czujnik.

W drugim polu oznaczonym na zrzucie ekranowym w celu wyświetlenia tylko danych serwisowych należy wybrać opcję sterowanie.

Poniżej zostało zaprezentowane okno po ustawieniu każdego z omówionych filtrów. 

Opcje filtrów są od siebie niezależne, dzięki czemu możemy wyświetlić wszystkie dane dotyczące jednego czujnika lub też wyświetlenie danych serwisowych wszystkich czujników bez konieczności wyboru konkretnego urządzenia.

Nawigacja po programie IRS

Urządzenie do kontroli natężenia prądu zmiennego

Po zaprojektowaniu oraz zbudowaniu urządzenia pozwalającego na prowadzenie pomiarów natężenia prądu zmiennego za pomocą urządzenia ASC 712, zanim przejdziemy do pomiaru właściwego, należy przeprowadzić kontrolę poprawności wartości urządzenia. Ważnym elementem w prowadzeniu kontroli tego typu jest zachowanie bardzo dużej ostrożności, gdyż mamy do czynienia z prądem o napięciu 230V, które jest niebezpieczne dla zdrowia, a nawet życia ludzkiego! 

W celu zachowania bezpieczeństwa powstała tablica rozdzielcza, która umożliwia montaż urządzeń oraz obudowy na szynie DIN. Dodatkowo, aby zwiększyć bezpieczeństwo układzie pomiarowym, zostały zastosowane wyłączniki:

• różnicowy 1-fazowy 25A, aby uniknąć poparzenia prądem przy wystąpieniu przypadkowego zetknięcia się skóry z odsłoniętym przewodem,
• nadprądowy 1-fazowy 10A, pozwala uniknąć uszkodzenia multimetru prowadzącego, kontrolny pomiar ( multimetr posiada ograniczenie pomiaru natężenia do 10A).

Kiedy w naszej tablicy rozdzielczej rozpatrzony został aspekt bezpieczeństwa, należy przedstawić dalsze punkty układu znajdujące się na tablicy. Z wyłącznika nadprądowego biegnie przewód do zestawu z modułem ASC 712. Z zestawu z modułem prądowym wychodzi przewód połączony z multimetrem, natomiast z multimetru przewód podłączony jest do gniazdka elektrycznego. Przewód neutralny podłączony do gniazdka wychodzi bezpośrednio z wyłącznika różnicowego.

Celem całej konstrukcji jest skontrolowanie wartości przekazywanych przez urządzenie znajdujące się w obudowie z gniazdkiem, do którego został podłączony przewód główny tablicy. Urządzenie pomiarowe zamontowane w obudowie na szynie DIN jest punktem porównawczym dla mierzonych wartości wysyłanych do bazy przez kontrolowany czujnik natężenia prądu. Multimetr pozwala w niezależny sposób kontrolować fizycznie wartości natężenia prądu płynącego w układzie.

Dzięki przeprowadzeniu pomiarów za pośrednictwem zaprezentowanej tablicy, możemy być zapewnieni o prawidłowości pomiarów wykonywanych przez nasze czujniki natężenia prądu oraz o tym, że przeprowadzenie kalibracji jest bezpiecznym dla zdrowia procesem.

Powrót do:

Nawigacja po urządzeniach IRS

Objawy niskiego stanu zasilania ∴

Podczas prowadzenia pomiarów, istotnym elementem prawidłowego działania urządzeń jest stan zasilania. W przypadku zasilania czujników energią pochodzącą z baterii, warto monitorować zmiany wartości napięcia. Program umożliwia na kontrolowanie napięcia:

• na płycie czołowej programu poprzez kliknięcie na nagłówek kolumny value (kolumna zostanie przełączona na wartości napięcia VCC)

• w module dashboard w lewym dolnym rogu każdego okienka urządzenia

Każde z urządzeń posiada określony zakres napięcia, w którym urządzenie działa bez występowania przerw w połączeniach z bazą. Wyczerpanie baterii lub akumulatorów skutkuje dużym spadkiem napięcia poniżej zalecanej wartości, które powoduje się na chwilowe lub całkowite zaniki sygnału. W programie jest to zauważalne, gdy status urządzenia jest sygnalizowany za pomocą znaku, jest podejrzenie o występowaniu problemów z zasilaniem ( w przypadku, kiedy status urządzenia niezmiennie był sygnalizowany znakiem ). Jednoznacznym symbolem niskiego stanu zasilania jest , co informuje, że poziom naładowania baterii jest równy lub niższy niż 2,5V.

Statusy urządzeń ∴

W programie Metium urządzenia wykonujące pomiary, które są połączone z serwerem posiadają określony status - widoczny w opcji Connection.

Pełni on funkcję informacyjną dla użytkownika, aby  kontrolować stan połączenia urządzeń z bazą.

Każdy ze statusów posiada symbol graficzny, po którym możemy odczytać czy urządzenie pomiarowe jest lub nie jest połączone, czy też połączenie zostało chwilowo przerwane.

- zielony symbol oznacza, iż urządzenie pomiarowe jest połączone z hostem,


- niebieski symbol sygnalizuje zanikanie zasięgu urządzenia pomiarowego,

- czerwony symbol informuje o całkowitej utracie połączenia lub zasilania,



- symbol niebieskiej baterii, sygnalizuje niski stan zasilania


Ponadto stan połączenia można odczytać w sekcji Server, gdzie informacja na temat braku połączenia wyrażana jest w postaci opisowej deconnect lub w przypadku połączenia określony jest typ połączenia np. work (urządzenie aktualnie pracujące).

Powrót do:

Nawigacja po programie Metium IRS