” 冬日安全卫士“——家庭电网管理者 - 嘉立创EDA开源硬件平台

# 前言 ## 项目简介 随着家庭电气设备的不断增长，对家庭电网要求也越来越高。每年应电路起火的事故频频，造成巨大经济财产及生命损失。我们研究发现传统空气开关只能对超大电流的短路才能跳闸，不能对电路老化及小功率短路发热无能为力。因此我们在传统空气开关的基础上加入单片机控制，集成FFT谐波算法、传感器电流监控、实时预警、温湿度监控以及电网故障算法。对用电器进行有效分析识别，对超小功率、超负荷电器进行电流监控，对配电箱及线路温度检测，防止温度过热、过载及短路及时排除安全隐患。 --- 本项目主要以是stm32f103 MCU作为主控，以温湿度、烟雾传感器、电流互感器为外设；通过传感器检测采集数据给单片机处理分析，通过我们开发的相应算法做出相应的调整，处理事件；通过FFT快速傅里叶变换解算出相位角、频率等参数，从而判断用电器的种类，当某一个用电器过载或者短路时，MCU会迅速做出反应，并将采集的数据发送给串口屏，以及通过esp8266wifi上传给手机APP。以STM32F103RCT6单片机为控制核心，结合高精度三相电能计量芯片HT7038，设计并实现了单相电用电器分析识别装置。本装置采用电压电流互感器获取线路的电参数信息，接入HT7038进行将电流电压等比采样处理，并通过SPI接口将电参数传递给主控芯片STM32，通过对负载工作时的电压、电流、相位、有功功率以及功率因数等电参数特征进行分析和识别，将结果发送至串口屏并进行显示。本装置具有学习和分析监测两种工作模式，在学习模式下，测试并存储同一线路上单件用电器的各种电特征参量；在分析检测模式下，实时显示各种电器的种类和工作状态。对于非线性的电压电流精度可达0.1%，电压电流的有效值计算精度可达0.2%。 # 🎛️功能 - 实时采集电网有效电压、有效电流、频率、功率、功率因数、累计电量 - 能实现手机APP端远程断闸 - 串口屏数据实时数据显示 - 实时数据可通过esp8266远程传输 - 对天然气、液化石油气泄漏的实时预警和处理，远程短信提醒 - 温湿度采集，火灾预警 - 电路故障预警 🍪未来版本将新增用电器智能识别，载波通讯等技术，敬请期待！ # 硬件部分 硬件部分比较简单，模块处理，调试开发更简单；使用SUI-101A电流、电压采集模块通过uart通讯；硬件部分使用到了4个UART。串口屏、电流电压采集模块、esp8266、uart调试。详细请查看原理图。  # 软件部分 逻辑框图也是比较简单的，使用Keil MDK开发，可以参考附件代码工程，注释非常详细了 # APP部分 由于自己尚未app端开发的能力，使用了市面上比较流行的物联网开发app——[blinker点灯科技](https://diandeng.tech/home) 开发比较简单。连接稳定性不错。使用ardunio IDE开发，代码参考附件。 ## 功能 1.自定义串口通讯协议，可收发五种数据类型bool、byte 、short、int、float； 2、使用心知天气api,可远程获取城市天气、空气质量； 3、短信消息提醒（需要官方专业版）及微信公众号消息提醒  # 串口屏部分 使用的是陶晶驰的方案，效果不错!  # 整体设计  # 致谢 感谢嘉立创提供的PCB打样 [嘉立创PCB服务](https://www.jlc.com/) 感谢此次活动“暖冬造物”提供的机会 串口自定义协议参考github大佬[XieLazyDog](https://github.com/xiaolijiayou/ValuePack) 项目灵感来自[全国大学生电子设计竞赛](https://www.nuedc-training.com.cn/)2021年H题用电器检测 以及俄罗斯大佬smart board开源项目 # 项目将持续优化 stm32固件版本为V2.1 esp8266固件版本为V4.3稳定版 APP为blinker2.6.5 ——2024/1/25 ---