用电设备智能监控系统毕设 - 嘉立创EDA开源硬件平台

设备分为两块，第一块就是stm32开发板，第二块就是交流电压电流检测模块。

（后续版本可能会做整合，直接把芯片焊在一块去除开发板）已完成

注意：

V3版本测试支持1000w的功率（最高未测试，理论支持元器件的最大功率）

V4版本最大仅支持550w最高功率，将会发布一个V4版本使用的固件，限制最高功率输出。

别问为什么V4那么小，问就是外观与实用不可兼得。就是目前未找到合适的插口，8字电源口最大支持2.5A电流，所以为了安全起见，功率至高550W。

V5版本制作完毕，请移项：

 

 

啰嗦一嘴：（STM32价格已经降低，无需使用别的平替了，2023.1.9）

芯片觉得有点贵的小伙伴

stm32f103c8t6可用

cks32f103cbt6/c8t6（可用USB转TTL进行烧录，SWD未测试）

ns32f103c8t6（未测试）兼容性最好，缺点不足挂齿与电池引脚有关

ch32f103c8t6（仅支持SWD进行烧录）

等国产芯片代替，功能性还有待测试，以上三个成功写入数据。

 

好消息：V4版本已经集成一体化，无需额外stm32开发板的打板焊接

接下来版本估计只会硬件小改动，项目功能估计不再进行新功能的添加了。

不一定，可能会（咕咕咕）加入ec11编码器，新增菜单功能。

V5版本已加入EC11编码器

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硬件版本更新：

V1-2021.12

模块化，方便进行测试

 

V2-2022.1

各个模块进一步融为一体

 

V3.3-2022.3.2

优化布局，增大交流线路线宽

新增：

1）0.96寸OLED

 

V4-2022.7.19（Demo）

注意V4版本先别打板，有个严重的问题将于V4.1版本修复。220v~5v电源模块没开槽

新增：

1）220v转5v模块插电即用，无需额外type-c供电

2）RGB（伪）灯效(效果待测试)

3）8字插头

4）交流电源开关

5）4个拓展孔位，方便后续测试新功能。（基本无用，请忽略哈哈）

更新进度，即将完工。 晚上去喝酒去了，明天继续画（咕咕咕）就差铺铜了。

V4-Demo版本已上传，感谢各位小伙伴的支持！

                                                                                                                                                                                                                                     

Demo-V4.1-2022-7-29(已上传)

优化交流线宽

更改伪RGBled封装（焊接发现焊盘小了不太好焊）‘

新增：

1）陶瓷LED

修复220~5v电源模块封装问题（修复两个长孔未进行切除问题）

...

材料不足，别的问题有待发现，欢迎评论区指出，非常感谢！

Demo-V4版本RGB灯效（伪）展示，效果还是可以的。

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软件版本更新：

V1.0

实现基本测压测流功能

v1.1

新增OLED显示

0.96寸OLED（购买GND开头的）

SCL接PB13

SDA接PB14

v1.2

新增开机文字

v1.3

新增：
1）显示屏展现继电器的通断情况

2）过载显示

v1.4

修复功率超负荷时与断电文字显示重叠等问题

暂时屏蔽WiFi的AT指令发送，不然会导致与电脑通信出现异常（电脑端软件优化问题，

暂时无能为力了想用WiFi就把这些取消注释

    //printf("AT+CIPMUX=1\r\n");  
    //delay_ms(1000);
    //printf("AT+CIPSERVER=1,8080\r\n");
    //delay_ms(1000);

 

    //delay_ms(200);
    //printf("AT+CIPSEND=0,42\r\n");

v1.5

完美显示用电参数

v1.6 2022-8-9

优化：
1）开机速度

2）判断条件

删减无用代码（WiFiat指令相关）

v1.7

更改开机动画

继电器判断条件有点变化，v1.6那个工程文件不注意删了，，

又重新写了一下，可能与v1.6有点区别

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图片展示

图片中，白色版本为V4.2

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1.stm32开发板，type-c接口供电（v4版本已经整合，无需再搞stm32开发板）

开发板项目链接：

https://oshwhub.com/Qusenberg/STM32F103C8T6kai-fa-ban

程序的下载烧录介绍：
开发板支持两种接口：一个下载接口，一个串口。
1.SWD程序下载调试接口,方便程序下载(自备ST-LINK V2仿真器)
2.串口接口,方便串口调试和程序下载(自备USB转TTL模块)
3.引出5V供电（type-c电压直出）（后续可能加入220V转DC5v模块）已加入

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2.交流电压电流检测部分

交流电压互感器TV1005M-1M（tb几块钱的十几块钱的都有）

交流电流互感器TA1005M-1M

继电器就是松乐的5V继电器

WiFi模块为ESP-01/01S

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3.串口通讯系统

这个是我老师写的东西，挺好的。曲线图形式展现用电数值。

软件功能自己摸索。

 

串口通讯连接说明：

1.打开远程智能控制软件，点击通讯设置

2.串口号选择对应的

3.波特率：9600

4.打开串口

5.勾选显示数据和显示原码

返回主界面

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软件使用说明介绍：

本设计开发的远程智能监控系统可以实时预警判断线路是否存在安全隐患。

首先接通用电设备，由于各种用电设备的功率不同，设备通电时远程智能控制系统点击录制可以对当前设备的用电数据进行采样，

采样完毕后即可实时进行对用电设备的监控。

如果设备功率过高，软件便会提示功率偏高红色警示，同时可以在软件界面直观的看到数据的变化。

当用电设备通电后，点击软件的录制按钮，软件获取到用电设备的功率后，点击开始监控按钮即可此为标准进行用电安全的智能判断。

本设计中，将用电设备的最高功率设置为不允许超过本身限制功耗的30%。将常用的电风扇接入负载端，经测试风扇一档为28w左右，二档为38W左右。

风扇开至一档模式，录入功耗后即可进行用电智能监控，若将风扇调至二档，38W超过录入功率的30%，继电器自动断电。

如上操作完成后即可点击返回，回到主界面中。本系统界面采用四个方框设计。

其中三个可以自由选择信号通道，自由切换想要显示的电压、电流或者功率的曲线图。

右上角的框图为信号道的选择，本次介绍选用一号通道，然后点击录制按钮即可对运行中

的用电设备进行用电参数的获取，一定时间后关闭录制。想要进行用电设备的智能监控，

只需点击开始监控按钮即可。

 

++++++++++++++++++软件说明+++++++++++++++++++++++++

版本更新比较快，个别图还是老版本的。

点击智能控制可以监测用电安全。

录制按钮监测此时用电设备的电压。

录制一会再取消录制，再点击监控即可对此时的用电设备进行智能监控。

外观展示

手机充电测试,息屏状态下40w快充（系统版本限制最高65w快充了）：

手机充电测试,亮屏状态下18w快充：

电吹风最高档1000w展示：

电吹风二档800w展示：

总结：

1.设计开发了STM32F103C8T6单片机的最小系统板。尺寸小巧适用于精密线路减少了硬件的空间。

2.利用浮点算法计算交流电压电流的数值，并实时判断设备功耗是否存在异常。

3.设计开发了电脑端的远程智能控制系统，并将数据绘制成曲线图的形式可以更直观的读取用电数值。针对用电设备所需的用电功率不同，系统中开发了监

控系统，可以监控新设备的用电数值，对数据分析后实时智能监控。

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