Réalisez la mesure de courant avec l'iPhone + un PLC WAGO

Réalisation complète et application pratique en domotique

Une solution pour débuter dans des économies d'énergie électrique est de commencer par connaître sa propre consommation.

Ce dispositf permet de lire à distance la consommation électrique en ampères de la maison, on réalise pour cela un capteur de courant 32A, il est suffisant dans la plupart des cas. La description est assez précise pour les débutants.
Le dispositif de mesure est ensuite connecté sur une carte d'entrée analogique 0-10V (750-457) d'un automate WAGO (750-841 ou 750-341 moins coûteux), la conception du capteur permet de profiter le l'alimentation 24V disponible.
Il n'est pas en contact avec le secteur, le fil traverse seulement le capteur, l'isolation est donc assurée.

Afficher le courant c'est aussi disposer de la puissance avec une tension assez stable de 220V moyen. Il est possible ensuite de commander un relais délesteur pour couper une partie de l'alimentation certains jours surchargés et cela à distance...

Sur l'iPhone, iPod touch ou iPad on utilisera le logociel "PLCLink" qui permet une lecture le l'automate en ModBus, ou du logiciel "WagoLink"

Montage

L'automate est remis à zéro, l'adresse IP est installée, il n'est pas utile d'avoir pour ce montage de logiciel installé dans l'automate. Il faut ensuite localiser l'adresse ModBus de la borne d'entrée analogique, par exemple ici la variable Modbus est : IW0

Mode "out of the box"

On exploite un mode genre "out of the box" sans programmation du WAGO par CoDeSys, la seule difficulté est de retrouver l'adresse IP. Dans ce mode toutes les sorties sont accessibles par PLCLink en écriture. Bien sûr le serveur web n'est pas installé, uniquement les transferts Modbus sont exploitables.

Autres cartes Wago compatibles :

750-456 : 2 channel 0 - ±10V
750-457 : 4 channel 0 - ±10V
750-459 : 4 channel 0 - +10V
750-467 : 2 channel 0 - +10V
750-468 : 4 channel 0 - +10V
750-479 : 2 channel 0 - ±10V
750-476 : 2 channel 0 - ±10V
750-477 : 2 channel 0 - +10V
750-478 : 2 channel 0 - +10V

Le fichier WagoML descriptif

On réalise sur le site un fichier WagoML comportant une case de mesure de ce genre :

        <item id="0">
			<name>Courant principal</name>
			<description>Mesure du courant général</description>
			<type>lineaire</type>
			<unit> A</unit>
			<coef>0.00152588</coef>
			<offset>0</offset>
			<affichage>text</affichage>
			<IP>192.168.0.60</IP>
			<unitID>0</unitID>
			<IB>IW0</IB>
	</item>

On ajuste le coefficient pour obtenir une échelle de sortie 0-50A sur 16 bits signés pour une entrée 0-10V sur le module d'E/S 750-457.
donc K = 50/32768 = 0.00152588
Une petite modification de la valeur permet d'afficher la puissance : P = I x 220 (W), à faire dans une autre cellule par exemple.

PLCLink

PLCLink logiciel de lecture des PLC est disponible sur AppStore pour iPhone, il est particulièrement adapté pour cet usage.

Le fichier WagoML sera déposé dans PLCLink comme nouvelle entrée par email pour être testé. L'usage de l'iPad est plus simple car l'éditeur intégré permet de réaliser le fichier en autonomie.
L'IP est celui de l'automate dans le réseau local pour un usage avec l'iPhone ou l'iPad également situé aussi dans ce réseau.

WagoLink

Disponible également WagoLink est utilisable sur cette maquette, le fichier WagoML de configuration sera à installer dans l'automate par FTP. Il faut aussi remplacer la commande de lecture ModBus par une lecture SSI.

Réseau local ou public

La lecture via le réseau public suppose l'usage de votre IP public à la place de l'IP local dans la balise <IP>IP_PUBLIC</IP>.
Il vous faut aussi ouvrir le port 502 du protocole ModBus, c'est un paramétrage sur l'interface de gestion de votre box ADSL.

Exemple : sur la Freebox :
Mon compte -> Internet -> Configurer mon routeur Freebox -> Redirections de ports
placez une redirection du port 502 pour TCP et UDP vers l'IP local de l'automate, port 502 aussi et rebooter la box.

La sonde de mesure de courant

La sonde de mesure est réalisable par un débutant le montage est assez simple. Le circuit imprimé du dispositif est dans le fichier pdf plus bas. Chargez ce fichier et après impression sur un calque transparent il est sera transféré sur le cuivre par une méthode classique.

Montage de base en simple redresseur de courant, la mesure est assurée par un capteur LA-55P, convertisseur et isolateur de courant suivis par une détection par diode dans un ampli op double TL082 classique. Un des amplis est utilisé pour obtenir un zéro virtuel d'alimentation.

Un ajustable permet de régler le gain, l'étalonnage est réalisable à l'aide d'une pince ampèremétrique annexe.

Enregistrement des valeurs

Cette page : enregistrement permet avec un Raspberry PI l'enregistrement du courant avec mise en base SQL et sortie du graphique de consommation. Adapté à une lecture par PLClink et un affichage sur l'écran du graphique de consommation. PLCLink sait recevoir des alertes et vous informer de dépassement par exemple cela sera le rôle du Raspberry PI, l'automate Wago utilisé ne dispose pas de la capacité de mémorisation sur le long terme ni d'un languge comme PHP pour réaliser le graphique.

Installation

Il faut insérer le LA-55P dans le circuit électrique, ce qui suppose une coupure générale et de trouver un emplacement dans le tableau électrique.
1 seul fil de l'alimentation 220V doit traverser l'ouverture du LA-55P.

Raccordez le capteur sur le 24V général fils aux bornes 1 et 4, puis la sortie (2 et 3) sur la carte 750-457 (entrée et masse).

L'emplacement de la carte 750-457 permet de déduire les adresses des variables. L"entrée utilisée est ici sur IW0.

PLCLink : Aucune programmation n'est à faire dans l'automate, PLCLink fera la lecture via un transfert ModBus par lecture directe.
WagoLink : Compléter pour une lecture SSI, transférer le fichier Wagoml dans l'automate par FTP et ajouter l'entrée correspondante.

Schéma

Dispositif de mesure de courant

Est utilisé sur ce montage un convertisseur de courant LA-55P. il transforme le courant primaire avec un rapport de 1/1000. Vous devez réaliser le circuit ci-dessous pour adapter la sortie vers une entrée de l'automate en mode 0-10V et alimenter ce module de mesure sur le 24V général, au repos la consommation est de l'ordre de 10mA.

Circuit imprimé

Le circuit du montage

Le fichier pdf du circuit : ici
Le fichier d'implantation du circuit : ici

Dans le boitier

Le montage dans le boitier, pour faciliter le démontage, le LA-55P n'est pas soudé sur la carte, un connecteur au pas de 2.54 mm est utilisé. Une carte avec un convertisseur true RMS (AD637) sera proposée ultérieurement.