Lector de metrocontador usando IR y esp01

El siguiente tutorial es una colaboración de varios amigos arduineros.

  • Julio César (AKA @Jcca21) creador del hardware
  • Bernando (AKA @BernaF84) creador de parte del código (envío de datos hacia el metro contador)
  • Raisel Alfonso, creador del código (recepción de datos del metro contador y web)
  • Fredy Mederos (AKA @fredy_mederos) creador de la apk.

Les comparto esta útil herramienta para llevar un histórico y monitoreo del consumo eléctrico de su hogar.

Resumen:

En mi país (Cuba) se está llevando a cabo un ordenamiento de la economía por lo que los salarios aumentaron, pero también el precio de los servicios y la vida. Ahora se preguntarán, ¿qué tiene que ver esto con Arduino? Pues que el costo de la corriente subió y es de vital importancia llevar un monitoreo del consumo del hogar para saber cuándo debemos ahorrar. Aquí les mostrare como crear un lector por IR (infrarrojos) para ser usado en metro contador de corriente.

Introducción:

En Cuba existen varios modelos de metro contadores. Los más comunes son:

CHINT DDS666 CICLOMETRICO: Medidor monofásico bifilar y trifilar (electrónico) DDS666 / DDS666p marca CHINT.

Debido al alto consumo del sector estatal, cuenta propista y al fraude eléctrico creciente en el sector privado el país comienzo una migración de metros contadores a una versión con infrarrojo. Esta versión es más difícil de violar y hacer fraude en su lectura. La Unión Nacional Eléctrica (UNE) comenzó el cambio a metros contadores infrarrojos en municipios como Trinidad (Sancti Spíritus), Varadero (Matanzas) y Playa (La Habana), con altos índices de consumo y gran concentración de trabajadores por cuenta propia.

CHINT DDS666 CICLOMETRICO: Medidor monofásico bifilar y trifilar (electrónico) DDS666 pantalla LCD y lector infrarrojo.

Que propone este proyecto?

Crear una interfaz electrónica basada en el módulo wifi ESP-01, cuyo componente principal es el microcontrolador ESP8266 capaz de leer los pulsos infrarrojos en forma no invasiva que emite el metro contador. Enviar esta información vía wifi hacia su móvil donde será leído por una aplicación(Kilowatts). Dicha aplicación en Android(apk) guardara las lecturas para su monitoreo y auditoria, permitiéndonos tener una idea del consumo diario además de una predicción del consumo mensual. Al proyecto le he llamado IReader por lo que en lo adelante me refiero a él con su nombre.

Listado de materiales para el proyecto:

1 x Esp-01 v090

Resistencias:

4 x 10 Kohms

1 x 2,7 Kohms

1 x 10 ohms

1 x 100 ohms

Transistor:

1x Transistor PNP (2N3905) o similar

Diodos:

1 x Diodo IR (el de cualquier mando a distancia nos sirve)

1 x Módulo sensor receptor IR infrarrojo 38kHz/Diodo LED VS1838B o similar que se alimente con 3.3 v

o en forma de módulo de Arduino

Regulador:

1 x Micro Fuente DC-DC 5v a 3.3v. AMS1117-3.3 800mA o el AMS1117-3.3 suelto

NOTA: Si se usara el IR TSOP1738 deben alimentarlo con 5v

Diagrama de conexiones:

Para facilitarles la vida hice el diseño y la creación del PCB en kicad y les dejo los archivos aqui. El encapsulado del pcb y la ubicación del dispositivo para hacer las lecturas es a gusto de ustedes. Realmente queda muy pequeño el diseño sobre todo porque el esp-01 es de solo 14.3 x 24.8mm. Así que les será muy fácil de ubicar en una forma no invasiva frente al sensor IR del metro.

Una muestra de un prototipo construido sobre un tablero perforado.

¿Cómo funciona el sistema?

El metro-contador digital marca CHINT, modelo DDS666, dispone de una interfaz infrarroja de comunicaciones, basada en el protocolo serial 1200_7E1, a través de la cual se puede obtener, entre otros datos, la lectura actual, posibilitando el monitoreo automatizado del consumo eléctrico.
En esencia, el programa cargado al ESP-01 implementa un punto de acceso, AP por sus siglas en inglés, que hospeda un pequeño servidor web cuya respuesta a las peticiones de los clientes, es una página web simple que contiene el identificador del contador y la lectura actual. El programa fue desarrollado sobre la plataforma Arduino.
El microcontrolador ESP8266, además de soportar la implementación del protocolo TCP/IP, dispone de varios pines de entrada-salida y de un par de UARTs, que se pueden usar en diferentes aplicaciones. El móvil debe estar conectado, por wifi, al AP creado en el ESP-01 y cuyo SSID es «METRO». Cuando el apk Kilowatts (cliente) hace la petición de lectura al servidor web hospedado en el AP, la interfaz electrónica envía el comando LEER_CONTADOR, a través de un LED infrarrojo, hacia el metro-contador. Después de una breve negociación o «handshaking» con la interfaz, el contador responde con una serie de datos que se reciben en el módulo IR cuya salida está conectada al pin RX del ESP-01. Los datos correspondientes al ID del contador y a la lectura actual, se incorporan a la página web, la cual es devuelta al cliente, es decir, al apk Kilowatts.

Programación del microcontrolador

En el código está definido un AP (access point) con el cual nos conectaremos a la apk Kilowatts. Donde el SSID es METRO y la clave por defecto es 12345678. La ip también esta por defecto y es la 192.168.4.1 y el puerto usado es el 80. Las variables que se manejan son el ID del metro y la lectura en Kwh. Tiene embebida una web muy simple en la cual podemos leer los valores del metro. Dicha web es la que encuesta el apk Kilowatts. Dentro del código también esta la forma de generar una frecuencia de 38kHz por TX1(TX1 –> GPIO2) para controlar el led IR y transmitir la secuencia de LEER y de ACK. En este enlace se explica cómo programar un esp-01 usando un fichero binario que le programaremos a nuestro IReader sino desean compilarlo ustedes. Aqui les dejo el código que finalmente decidieron compartir.

La aplicación Kilowatts

Ya por último referirme a esta magnífica aplicación, una de las mejores que visto en todos los sentidos y creada por un cubano (Fredy Mederos). Dicha apk puede ser descargada tanto desde la tienda de google(google store) como de la tienda cubana (apklis). Pero la versión que poseen ambas no tiene la opción de leer nuestro IReader. Pero generosamente el creador nos dio una versión modificada para la lectura del IReader. Conectamos nuestro móvil al AP METRO y usamos la contraseña por defecto. Una vez conectada se agrega la lectura del metro con solo oprimir un botón.

Espero que los entusiastas a la electrónica que posean un metro contador con la opción de sensor IR no dejen pasar esta oportunidad. Con este tutorial le doy las gracias a esas personas anónimas que sin muchos recursos saben ingeniárselas y crear proyectos útiles. En los comentarios espero ver sus dudas y sobre todo fotos de sus IReaders. Si modifican el codigo, lo mejoran o le insertan opciones extras por favor compartir con nosotros en los comentarios, y le iremos incluyendo sus mejoras al tutorial

Alex out

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Sobre Alexander Rivas Alpizar 53 artículos
Administrador de Redes EMPRESTUR Cienfuegos

5 comentarios

  1. Firefox 84.0 Firefox 84.0 Windows 10 x64 Edition Windows 10 x64 Edition
    Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:84.0) Gecko/20100101 Firefox/84.0

    Agregar la configuración de la wifi para poder ponerlo en modo estación y conectarlo a la red local, así no tener que cambiar de conexión entre la red wifi de la casa y el MetroWifi, contar también con la opción de poder enviar los datos a un servidor MQTT ya estaríamos hablando de un módulo que se puede integrar perfectamente a la domótica.

    • Firefox 84.0 Firefox 84.0 Windows 10 x64 Edition Windows 10 x64 Edition
      Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:84.0) Gecko/20100101 Firefox/84.0

      Bueno ya tienen el codigo, cualquier cambio que quieran hacerle y aportar comentenlo aqui

  2. Google Chrome 88.0.4324.104 Google Chrome 88.0.4324.104 Windows 7 x64 Edition Windows 7 x64 Edition
    Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/88.0.4324.104 Safari/537.36

    Queria preguntar donde puedo adquirir el módulo wifi ESP-01.

    Saludos

  3. Google Chrome 88.0.4324.150 Google Chrome 88.0.4324.150 Windows 10 x64 Edition Windows 10 x64 Edition
    Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/88.0.4324.150 Safari/537.36

    Hola suplo componentes electronicos para Iot: arduinos raspberrys esp8266 esp32 etc me pueden contactar [email protected]

  4. Google Chrome 88.0.4324.150 Google Chrome 88.0.4324.150 Windows 10 x64 Edition Windows 10 x64 Edition
    Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/88.0.4324.150 Safari/537.36

    mi correo mratest82arroba gma1l todo en componentes de Iot

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