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Wattmate家电功耗监测仪 | 工作最新进展

自Wattmate立项以来已有数月时间,目前主要的进展有:

1、确定了外壳方案

这是第一版的外壳方案,将插线座的前端断开,串联主PCB,并放在一个小盒子中。

这是第二版方案,比第一版更加简洁。新版本在常见的插线座上进行改造,将插线座的前两排去除、修整后,用于放置PCB板。

2、确定了硬件选型

经过很长一段时间的比较选型之后,最后确定了以下硬件方案:

1)主控芯片使用STM32F103C8;

2)电量采集芯片使用ADI的ADE7753;

3)蓝牙模块使用BC-04;

4)采样电阻使用锰铜合金:2mΩ±5%-1.5~2W,锰铜/温度系数50ppm/℃,ф2.5mm*8mm/跨度10mm。

3、确定了上位机平台

上位机支持通过Android智能手机查看实时数据和历史数据,Android版本V4.0。

Wattmate家电功耗监测仪 | 1需求分析

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DoIdea – Wattmate (C) YunFei Studio @ 2012
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Wattmate对我来说是一个极富有挑战的设计,首先这是我在“兑现创意”创客空间的第一个项目,再者这是我第一次尝试与智能手机进行数据交互,最后这个项目本身对于节能环保也十分有意义。正是这些原因,我没有一上来就直接着手设计,而是按部就班,先明确Wattmate需要完成哪些工作。

Wattmate的定位是家庭功耗监测器,目标使用者是倡导节能环保、同时追求科技感的年轻一代。Wattmate算是个新鲜的玩意,它让传统的插座变得智能,不仅可以对家电的功率做到心中有数,还可以统计一段时间的能耗并计算出电费和碳排放。

我希望Wattmate的操作尽量简便,所以不再像其他电子设备一样装设各种繁琐的按键,而是通过Android智能手机进行操作与显示,这种设计不仅简捷,而且优雅:谁愿意趴在地板上研究插座上各种按键排列组合拼凑的功能呢?

当然,对于没有Android手机的朋友们,也可以选择在电脑上完成同样的操作。

Wattmate的主要功能是功耗的测量,更进一步,希望使用Wattmate的人可以互相交流,分享自己的功耗测试结果,晒一晒自己为节能做出的贡献,甚至根据大家的数据组成一个“家电功率库”,所有人可以在网站上查到电器的功率信息,让那些潜在的用电杀手无处藏身。同时,我希望Wattmate具有定时控制电器开断的能力,之所以想到这个功能源于我的个人经历:我经常到深夜才想起手机需要充电,可是如果充那么久会损伤电池,所以我希望充若干小时后手机可以自动断电。之前我准备做一个电器定时控制器来完成这个工作,可惜那时功力不到家未能完成,现在希望如了这个愿望。

到目前为止我所想到的,Wattmate需要去实现的功能:

1、测量出用电器的有功功率、无功功率、电流有效值、电压有效值、功率因数、频率;

2、可以按日、按月、按年的方式查看电器的历史功耗并绘制成曲线;

3、友好的操作界面,通过智能手机或电脑进行显示和操作;

4、可以查看电流/电压的瞬时波形;

5、可以统计电费与碳排放;

6、可以将数据上传到“家电功率库”,也可以通过微博分享;

7、查看当前市电的电压和频率,诊断电力系统的稳定性,提供过压/欠压保护功能;

8、无需专业工具即可安装,需要有可靠的安全性;

9、具有定时开关功能。

欢迎大家补充。

这里提供一个暂时的技术指标,参考了现有的一些产品:

技术参数/Technical parameters 指标/Value
输入电压 AC220V额定,AC 170 – 260V
输入电流 AC 10A额定,AC 20A最大
输入功率 ≤2200W
输入频率 45 – 65HZ
精度等级(电压、电流、频率) ±0.5%
精度等级(功率、有功电能) ±0.5%
设备功耗 2.5W
数据保存时间 1年
连续工作时间 10年
绝缘强度 2KV/50Hz/1min
环境温度 工作(Work):-10~60℃
环境湿度 ≤95%RH,不结露,无腐蚀性气体场所

Wattmate家电功耗监测仪 | 0介绍

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DoIdea – Wattmate (C) YunFei Studio @ 2012
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一、为什么要做Wattmate?

一次在看BBC探索频道时,有一个场景对我的触动很大:一只北极熊在海里游着,却找不到可以落脚的冰面。

因为气候变暖,北极的冰面正在逐年减少,那些让北极熊赖以生存的海冰(北极熊利用海冰捕食海豹)越来越少,北极熊需要游更远的距离觅食,同时也要冒更大的风险。北极熊甚至已经出现了同类相残的行为。

北极熊只是众多受气候变暖问题的祸及者之一,很多物种因为气温的上升都将濒临灭绝。

是时候救救这些可怜的生命了!

很多地方,你利用“保护环境的做法”作为关键字搜索,都能得到以下这些建议:

1、尽量乘坐公共交通

2、使用节能灯

3、垃圾分类回收

4、用废水冲洗厕所

5、……

这些方法当然可以帮助地球改善环境问题,可是我们在不厌其烦地照做了之后又有了新的疑问:我们如此费心,但究竟给环境改善帮了多少忙?

之所以会产生这样的疑问,是因为我们所做的事情显得太空洞,我们无法确定我们做与不做之间导致了多大的差别。

Wattmate就是这样一个工具:它测量我们的电器究竟用了多少电,找到那些名不符实的节电产品,彻底消灭那些待机状态下还在吞食电力的元凶,统计我们用了多少电能,查看自己的碳足迹,并且可以发至微博上与朋友进行分享,甚至展开一次节能的环保较量。

希望通过Wattmate,让人们对于自家电器有一个新的认识,从而“严加管教”,为环境保护齐出力量。

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本次“Wattmate家电功耗监测仪”项目由南京Do Idea创客空间发起,云飞实验室组织实施。

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二、Wattmate要实现的功能

1、测量出用电器的瞬时功率、电流、功率因数;

2、可以按日、按月、按年的方式查看电器的历史功耗曲线;

3、友好的操作界面,通过智能手机显示和操作;

4、查看当前市电的电压和频率,诊断电力系统的稳定性;

5、无需专业工具即可安装,需要有可靠的安全性。

6、具有定时开关功能(选)。

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三、需要解决的问题

以上都还是设想,还面临很多难点,主要的问题有:

1、使用什么方法采集功率信息?

2、数据以什么方式存储?

3、装置还需要屏幕么?

4、如何与手机通讯?

5、如何让非专业人士自己就能安装Wattmate?

6、优先考虑性能还是成本?

……

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