Smart energy meter

Abstract

Bakalaureusetöö Tehnika ja tehnoloogia õppekavalKaasaegses ühiskonnas, kus energiatõhusus ja täpne tarbimise jälgimine on muutumas üha olulisemaks, on vajadus täpsete, usaldusväärsete ja kuluefektiivsete energiaarvestite järele pidevalt kasvamas. Traditsioonilisi mehaanilisi arvestite süsteeme asendavad digitaalsel tehnoloogial põhinevad lahendused. Käesolev töö keskendub spetsialiseeritud integraallülituste ja mikrokontrollerite kasutamisele. Töö eesmärk oli valmistada ja katsetada energiaarvesti prototüüp, mis põhineb Cirrus Logic CS5490 integraallülitusel ja ESP8266 mikrokontrolleril ning võimaldab reaalajas mõõtmisi ja andmete traadita edastamist. Töö käigus koostati seade, ühendades mõõtmis- ja juhtkomponendid UART-protokolli abil. Kasutati Arduino IDE keskkonda seadme programmeerimiseks ning mõõteandmete edastamiseks Domoticz platvormile. Prototüüpi katsetati mitme erineva koormusega, milleks olid hõõg- ja leedlambid. Mõõtetulemusi võrreldi referentsseadmega. Katsetulemused näitasid, et väljatöötatud seade mõõtis pingeid, voole ja võimsusi usaldusväärselt, jäädes alla püstitatud 10% maksimaalse lubatud veapiiri. Võrreldes referentsseadmetega esines väikeseid erinevusi, kuid mõõtetulemuste suundumus oli stabiilne ning ühesuunaline. Seade tõestas oma potentsiaali kasutada madala eelarvega rakendustes reaalajas energiatarbimise monitooringuks ning pakub edasiarendusvõimalusi riistvara optimeerimisel.In today's energy-conscious society, the need for accurate, reliable, and cost-effective energy metering solutions is continuously growing. Traditional electromechanical meters are increasingly being replaced by intelligent, digitally based systems. This thesis is focusing on the use of specialized integrated circuits and microcontrollers. The aim of this thesis was to design and test a prototype of an energy meter based on the Cirrus Logic CS5490 integrated circuit and the ESP8266 microcontroller, enabling real-time energy monitoring and wireless data transmission. The methodology included assembling a measurement device that connects the measuring and control components via UART protocol. The Arduino IDE environment was used for software development, and measurement data was transmitted to the Domoticz platform. The prototype was tested with various loads, including incandescent and LED lamps, and compared to certified reference devices. The test results showed that the developed prototype reliably measured voltage, current, and power within the set margin of error of 10%. While some deviations were observed compared to the reference devices, the overall measurement trends were stable and repeatable. The device proved its potential for use in low-budget real-time energy monitoring applications and offers future development opportunities in both hardware optimization and secure data communication