ESP-WROOM-02による中継型電力計

2016-03-23

作品紹介

ESP-WROOM-02, ESP8266, Arduino

概要

話題のESP-WROOM-02

ESP8266という高性能マイコンを積んだ話題のESP-WROOM-02モジュール。

今回はこれを使って中継型電力計を作りました。

中継型とは

電源端子としてよく使われてるDCジャックに中継するだけで、そこから電力をもらいつつ電力を計測します。

WiFi経由でサーバーへ

測定した電力データはWiFiを使って任意のサーバーに送ることができます。

ギャラリー

電力の計測方法

電圧の計測

電圧の測定には、ESP8266内蔵のADCを使います。精度はあまり期待できませんが十分使えます。

電流の計測

電流の計測には、精密抵抗とオペアンプ、シリアルADCを使用します。

精密抵抗

内部抵抗を小さくするため、10mΩの精密抵抗を使います。精度は1%です。

ハイサイド電流計測用オペアンプ LT6106

電流を計る対象の＋側で電流を計ることができるので、GNDを共通にすることができます。精度もかなり高いオペアンプです。

超高精度ADコンバータ MCP3425

16bitの分解能があります。さらに内蔵の基準電圧2.048Vは精度0.05%です！

回路図

ソースファイル

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <Wire.h>

#define MCP3245_ADDRESS 0b1101000

const char* ssid      = "your_ssid";
const char* password  = "your_password";

// server detail
const char* host = "192.168.11.13";
const int port = 4567;

const String deviceName = "Killifish-Light";

WiFiClient client;

void setup() {
  ESP.wdtFeed();
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("");
  Serial.println("Hello, I'm ESP8266.");
  Serial.println("");

  // We start by connecting to a WiFi network
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");

  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  Wire.begin(2, 14);
  Wire.beginTransmission(MCP3245_ADDRESS);
  Wire.write(0b00011010);
  Wire.endTransmission();

  Serial.print("connecting to ");
  Serial.println(host);
  if (!client.connect(host, port)) {
    Serial.println("connection failed");
    return;
  }
  Serial.println("Ready");
}

void loop() {
  ESP.wdtFeed();

  static uint32_t prev_ms;
  uint32_t ms = millis();
  if (ms > prev_ms + 12000) {
    prev_ms = ms;

    String currentValue;
    String voltageValue;

    Wire.requestFrom(MCP3245_ADDRESS, 3);
    if (Wire.available() >= 3) {
      ESP.wdtFeed();
      byte higher = Wire.read();
      byte lower = Wire.read();
      byte conf = Wire.read();
      uint16_t data = (uint16_t)((higher << 8) | lower);
      currentValue = String((double)data * 2048 / 32768 / 400, 3);
    }

    int v = analogRead(A0);
    voltageValue = String((double)v * 104.7 / 4.7 / 1024, 3);

    Serial.print("MCP3245: ");
    Serial.print(currentValue);
    Serial.print(" A\t");
    Serial.print("Config-ADC: ");
    Serial.println(conf, HEX);
    Serial.print("ESP8266: ");
    Serial.print(voltageValue);
    Serial.println(" V");

    Serial.print("connecting to ");
    Serial.println(host);
    if (!client.connect(host, port)) {
      Serial.println("connection failed");
      return;
    }
    client.println("GET /new?deviceName=" + deviceName + "&currentValue=" + currentValue + "&voltageValue=" + voltageValue + " HTTP/1.1");
    delay(1);
    while (client.available()) {
      String line = client.readStringUntil('\r');
      Serial.print(line);
    }
    client.stop();
  }
}

サーバーでの表示

このサーバーについてはこの記事で紹介しています。

まとめ

最近はサーバーのことばかりやっていたので、久々にクライアントを作りました。

ESP8266はなんでもできる素晴らしいマイコンだと思います！どんどん使っていきましょう。