成果

影片

• 第一版：​http://vimeo.com/12392350
• 第二版：​http://www.youtube.com/watch?v=Iz2Ctpn6yKA

插座

• PCB layout 一份。
• 智慧插座 Demo 一組。
• Web 介面監控軟體一份。

功能需求

1. 智慧型插座(Smart Outlet)。
   • arduino 腳位：
     1. PIN：接 CT 量測 DC 電流。
     2. PIN：接 relay 控制 Breaker 斷路器。
     3. PIN：加一個負載在 Breaker 上偵測是否 Breaker 是否跳開。(討論)
   • 量測單一插座用電資訊 (AC/DC)。
     1. AC 量測(插座)。
        • 電壓：110V。
        • 電流：15A
     2. 勾式 CT 量測。
        • ​http://shop.cpu.com.tw/product/36087/info/
        • ​http://item.taobao.com/item.htm?id=7301065046
     3. DC 量測(插座)。
        • 電流：2A。
        • 400-600V DC 2A。2A，壓差 0.029V，考慮 OP
   • 電源品質測量。╳
   • 根據電價限制策略，動態開關電源。
     1. Relay。
        • SSR。
   • XBee 無線傳輸協定。
     1. TOPOLOGY 建立。由 arduino 透過 UART 改變 ZigBee 的 topology 狀態。
        • 匯流排拓樸 ( Bus Topology ) 多對多？硬體上的問題無法成功。
        • 星狀拓樸 ( Star Topology ) 。
        • 環狀拓樸 ( Ring Topology ) 。
        • 樹狀拓樸 ( Tree Topology ) 。
        • 網狀拓樸 ( Mesh Topology ) 。
        • 混合式拓樸(Hybrid Topology) 。
        • 新增 Client 及改變 Server 時，MAC 交換。╳
     2. 信號強度 sensor。
     3. I/O 控制。
   • 遠端、自動電源開關。
2. 智慧型電表(Smart Meter)。╳
   • 量測迴路用電資訊 (AC/DC)。╳
   • 同時支援 8 智慧型插座。╳
   • 回報用電資訊。╳
   • 電源需量反應 (Demand Response)。╳
   • 負載管理 (Load Management)。╳
   • 相關法規：需向台電詢問。╳
3. 電表資料管理系統(Meter Data Management System)。╳
   • 支援雙向點對點訊息傳遞 100,000 筆/秒。╳
   • 蒐集，記錄、統計每戶住家用電資訊。╳
   • 分析用電行為。╳
   • 定義用電策略。╳
   • 實施電量限制。╳
   • 搭配專家系統，根據溫度、季節時間預估帳單金額。╳
4. 控制介面。
   • RS232 ：
     • Windows：python 2.5、3.1
     • linux：python 2.5
   • Ethernet：╳
     • 支援 UPnP 協定。╳
     • Embedded Web Admin。
       • Server → client：傳送監控資料。
       • Client → Server：輸入控制命令。
     • Telnet：
       • Server → client：傳送監控資料。
       • Client → Server：輸入控制命令。
     • Windows：python 3.0╳
     • linux：python 3.0╳
5. Error Detecting。╳
   • watch dog。
     • RC 振盪。
   • feedback。╳
   • recovery。╳
   • alarm。
     1. 斷電。
6. 模擬器：
   • 下載：​https://trac.nchc.org.tw/grid/raw-attachment/wiki/wade/embedded/smartOutletSimulator-0.0.zip
   • 執行模擬器：smartOutletSimulator.exe
   • 會開啟一個本地端 socket, port = 8080
   • 使用 putty 連線至 localhost 8080
   • 命令格式。
     • get：取得所有資訊。
     • quit：中斷連線。

文件 / 簡報

• arduino 使用方式：
• XBee 溝通軟體：
• PC - Arduino 溝通軟體及介面：
• User - web 監控軟體：

問題

1. 量測位置：
   • 分散式插座。
   • 總電源。
2. 量測電源範圍，是否排除啟動時的超大電流。
3. 雙向電流量測：可解決，唯 DC 電流須考慮負載。
4. Python 3.1 或 Python 2.5。
5. 黑白箱測試。
6. 電源品質：高頻、低頻。
7. 微波爐 ZIGBEE 干擾。
8. 電壓量測：變壓→整流→分壓→穩壓→取 5V。
9. 標準電壓：TL431。
10. 智慧電表：
    • ​http://item.taobao.com/item.htm?id=4283722558
    • ​http://www.itron.com/pages/products_detail.asp?id=itr_016219.xml
    • ​http://www.itron.com/pages/solutions_detail.asp?id=itr_016422.xml
11. 校正服務：
    • ​http://www.etc.org.tw/cubekm/front/bin/ptlist.phtml?Category=129
    • ​http://www.twamity.com.tw/service.html

元件

Arduino

• Arduino wiki 教學：
• 規格：​http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDuemilanove
• 腳位 Pin Descriptions：
  • 數位接腳 Digital IO pins：0-13
  • 類比輸入接腳 Analogue In pins：0-5
    • 提供 10-bit 輸入。
  • 類比輸出接腳 Analogue Out pins：3、5、6、9、10、11
    • 提供 8-bit PWM 輸出。
• 軟體開發：
  • ​http://arduino.cc/ 官方網站。
    • ​http://arduino.cc/en/Reference/Libraries
• IDE 使用 ​avr-gcc 將 C 轉成 ​Atmel AVR 系列的 microprocessors 的機器碼
  • 安裝：

    sudo apt-get install gcc-avr
    

W5100

• Data sheet：​http://www.i-vis.co.jp/pdf/wiznet/chip/w5100/W5100_Datasheet_v1%5B1%5D.0.1.pdf
• ​http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShield
• 使用的 PINS：10, 11, 12, and 13 (SPI)。
• 直接供電需 reset。

5V 繼電模組

• ​http://www.aroboto.com/shop/images/upload/Image/relay.jpg
• 5V DC 10A 277V AC 10A(N.0) 250V AC(N.0)

霍爾 SENSOR 電流計

• wade/embedded/hall_sensor

FT232r

• USB to serial UART interface。
• driver:http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm。
• ​http://www.ftdichip.com/Documents/DataSheets/DS_FT232R.pdf

ATmega48/88/168

• datasheet：​ATmega48/88/168

8051

• wade/embedded/8051

WiLink 7.0

• ​http://chinese.engadget.com/2010/02/10/ti-stuffs-wifi-gps-bluetooth-and-fm-radios-on-a-single-chip-u/

程式相關

rs232

• 在 linux 上可以直接存取 /dev/ttyS0 (COMM1) /dev/ttyS1 (COMM1) ....
• ​http://www.easysw.com/~mike/serial/serial.html *​http://www.linux-usb.org/

專有名詞

• Actuators：致動器、驅動器、促動器。
  • 接收訊號後，做出對應的動作。ex：亮 LED 燈。
• Advanced Metering Infrastructure, AMI：先進讀表基礎建設。
• BACnet：
  • ​BACnet 閘道器：使用 Modicon 公司所推出的 ​Modbus 通訊協定，將數位式電錶整合至開放式架構之通訊網路系統 (如 Ethernet 或 BACnet 上) 中。
  • ​BACnet網路廣播管理裝置（BACnet Broadcast Management Device, BBMD)：可以透過 Internet 與遠端 BBMD 連線，可以用來連接遠端的監測中心。
• Controller Area Network, CAN：​http://en.wikipedia.org/wiki/Controller_area_network
• Electromechanical Relay, EMR：「線圈—簧片觸點式」繼電器。
• Femtocell：室內家用行動基地台。
• Field Programmable Gate Array, FPGA：​元件可编程邏輯閘陣列。
• Fuel Cell：燃料電池。
• In-circuit_emulator, ICE：​http://en.wikipedia.org/wiki/In-circuit_emulator
• LCDM：​文字液晶顯示模組。
• Meter Data Management System, MDMS：電表資料管理系統。
• Modbus：由 Modicon 公司所推出的通訊協定，架構於 TCP/IP 協定，常用在 PLC 的線路。
  • 自由軟體專案：libmodbus (​https://launchpad.net/libmodbus 、 ​http://sourceforge.net/projects/libmodbus/)、freemodbus。
  • ​http://www.icpdas.com/products/PAC/i-8000/modbus_c.htm
• MOSFET：​http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%87%91%E5%B1%AC%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%89%A9%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E9%AB%94%E5%A0%B4%E6%95%88%E9%9B%BB%E6%99%B6%E9%AB%94
• nibble：半位元。
  • 二進制數碼，若以4 個位元為一組資料，稱為半位元組 (nibble)，若以8 個位元成為一組資料，稱為一個位元組(byte)。若以二個位元組(16 bit)，組成一組資料，稱為一個字元(word)。
• Power Distribution Unit, PDU：電源分配器。​http://www.digipower.com.tw/TW/adv_tw/PDU_adv.htm
• Power Line Communication, PLC：電力線傳輸(通訊)設備。
• Power over Ethernet, Poe：透過 RJ45 未使用的四條線傳輸 DC 。​http://en.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet
• Pulse Width Modulation, PWM：​參考1、​參考2
• Serial Peripheral Interface Bus，SPI：​http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%91%A8%E9%82%8A%E4%BB%8B%E9%9D%A2
• Sketch：類似程式碼。
• Smart Meter：智慧型電表。
• Smart Outlet：智慧型插座。
• Solidstate Relay, SSR：固態繼電器。
  • ​http://designer.mech.yzu.edu.tw/article/articles/technical/file/(2003-11-24)%20%A9T%BAA%C4~%B9q%BE%B9%C0%B3%A5%CE%C2%B2%A4%B6.pdf
• Three-phase_electric_power：三相交流電。
• Ultrasonic sensor：超音波感測器。
  • ​http://www.asia-info.net/detail_elec.asp?id=9296
  • ​http://mmrl.cgu.edu.tw/rehab/mme/rehab/organize/chap2/sensor/no1/no1_3.htm
• Universal Asynchronous Receiver/Transmitter?, UART：​通用非同步收發傳輸器。
• Universal Plug and Play, UPnP：​http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=122&t=196588&p=1
• Voltage Regulator：​穩壓器。

廠商

• ​辰河電子企業社：可訂製各式樣 ARDUINO MODULE
• ​飆機器人/普特企業有限公司
• ​廣華電子商城：提供線上報價，各式電子元件及模組，離公司近
• ​藝科資訊工作室
• ​誠力 ZigBee 應用
• ​國外智慧電表廠商
• ​玖鼎電力股份有限公司
• ​ABB 傳動
• 溫控烙鐵：HAKKO 日本白光 FX-888 溫控烙鐵
• ​機器人城鎮中心

Reference

• 電源常識：
  • ​http://forum.slime.com.tw/thread170483.html
• ​建築物能源管理網站：建築耗電監測系統-系統架構
• ​智慧家庭的無線電源插座系統
• ​經典範例。
• Trac 相關：
  • ​https://trac.nchc.org.tw/grid/wiki/rock/drbl_switch
  • ​https://trac.nchc.org.tw/grid/wiki/jazz/10-01-18
  • ​https://trac.nchc.org.tw/grid/wiki/jazz/10-03-25
• ASCII：
  • ​http://zh.wikipedia.org/wiki/ASCII
  • ​http://www.asciitable.com/

有趣新聞及影片

• ​CAN BUS 應用
• ​第六感人機介面
• ​twitter cuckoo clock 推特咕咕鐘
• 樂高電子積木、機器人：​http://swf.com.tw/?p=62
  • ​android+樂高模組：解 cube 機器人。
• ​高空氦氣球攝影。
• ​Kindle:amazon 電子書
• ​可翻轉的插頭
• ​http://www.youtube.com/watch?v=MAnzIIphf3Y

相關目錄

• wade/embedded/sound：音調、頻率相關。
• wade/embedded/dBm：分貝毫瓦。
• 三相交流電。