Mesure de pression avec l'iPhone + un PLC WAGO

Réalisation complète pour un baromètre domotique

• Raspberry PI et domotique avec PLCLink
• Raspberry PI et domotique avec Wagolink
• Réalisation lampe d'ambiance WiFi à LED RGB de 30W
• Mesure de courant domestique 30A
• Graphique de consommation électrique
• Mesure de température dans la gamme -40 °C à +100 °C avec un LM335H
• Mesure de la pression atmosphérique avec le wago sur un iPhone
• Détecteur de courant 0.1 à 30 A pour PLC WAGO.
• On sonne à la porte !

Capteur de pression absolue

Ce dispositif permet de lire sur l'iPhone la pression atmosphérique du lieu, on réalisera ici le capteur de pression MPXHZ6115A6U, la description est assez précise mais délicate car réalisé en CMS.
Les capteurs de pression actuels sont particulièrement fiables et compensés en température, il nous restera l'alimentation et la mise à l'échelle de la mesure pour une carte Wago analogique à réaliser. La présentation de la mesure est programmé sur PLClink via le fichier wagoML.
Ce dispositif de mesure sera 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 l'usage le l'alimentation 24V disponible sur l'automate.
Le câblage vers le capteur est réalisé avec du câble plat 4 fils, l'emplacement n'est pas citrique, il est prévu de l'installer dans le boîtier électrique de l'automate.
Il est de règle d'afficher la pression au niveau de la mer, un simple offset de -8,3 hPa/m d'altitude de la mesure nous ramène au niveau de la mer.

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

Sur l'iPhone, iPod touch ou iPad on utilisera le logiciel PLCLink qui permet une lecture le l'automate en ModBus, ou du logiciel WagoLink, le dispositif est parfaitement compatible avec le capteur de mesure de courant ou celui pour la température..

Montage

L'automate est remis à zéro si besoin, 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, voir la documentation Wago, sur l'exemple ci-dessous la variable Modbus est : IW1.

Le fichier WagoML descriptif pour le baromètre

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

        <item id="0">
			<name>Pression</name>
			<description>altitude : 0m</description>
			<type>lineaire</type>
			<unit> hPa</unit>
			<coef>0.022742</coef>
			<offset>478.161</offset>
			<affichage>text</affichage>
			<IP>192.168.0.60</IP>
			<unitID>0</unitID>
			<IB>IW1</IB>
	</item>
        

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 via un email. 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, utilisez l'IP publique si vous avez mis en place une redirection du port 502.

WagoLink

Disponible également sur AppStore, 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 :
site free.fr -> 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 la pression atmosphérique

Le capteur composant principal MPXHZ6115 ou MPXH6115 est disponible chez Freescale (échantillons gratuits disponibles), la tension de sortie fonction de la pression atmosphérique (hPa) est de la forme :
   Vs = Vc ( 0.0009*P - 0.095)
Vc est l'alimentation du capteur soit :
   Vc = 1.24 * (R6 + R7)/R7 = 4,97V
L'ampli nous donne un gain de k = ( R1/R3 + 1) = 3 sur cette valeur, et un offset de :
   Vof = 2,50.(R1/R3) = 5,00 V
La sortie Vout (V) P(kPa) est alors :
   Vout = k.Vc.(0,0009.P - 0,095) - Vof
   Vout = 0,0009.k.Vc.P - 0,095.k.Vc - Vof

   Vout = 0,0134.P - 6,416

Tableau d'étalonnage du montage

Courbe de réponse

Calcul pour PLClink et Wagolink

Il nous faut deux paramètres pour l'affichage avec PLCLink, le coef et l'offset. La mesure est réalisée sur une carte analogique 0...10V en entrée pour une lecture de 0...32768 effective.
Pour Vout à 0V la pression est : P = 6,416/0,0134 soit 478,80 hPa
Pour Vout à 10V soit 32768 : P = (10 + 6,416)/0,0134 soit 1225,07 hPa
Alors dans le fichier wagoML :
   coef = (1225,07 - 478,80)/32768 = 0,02277 donc : <coef>0.02277</coef>
   et offset = 478,80 donc : <offset>478.8</offset>
Ces valeurs plus précises sont extraites du tableau excel de calcul, elles sont reportées dans le fichier de configuration wagoML.

Ajustement avec la pression locale

1 - Affichage de la pression du lieu

La pression atmosphérique du lieu que l'on trouve sur Internet est ramenée au niveau de la mer le plus souvent. L'altitude du lieu de mesure est aussi indiquée. Pour un affichage de la pression du lieu, calculez le décalage avec comme bonne approximation -1hPa/8,3m d'altitude.
Il est alors facile de comparer la pression indiquée par le capteur et la mesure officielle de votre lieu; on ajustera la valeur de <coef> si besoin.

2 - Affichage de la pression au niveau de la mer

C'est l'indication que l'on trouve le plus facilement, c'est la pression du lieu ramenée au niveau de la mer, comme si cette pression était mesurée au fond d'un trou correspondant à l'altitude du lieu. Cette méthode est plus pratique pour des comparaisons.
Pour obtenir ce type d'affichage calculez simplement la valeur du nouveau coef à adopter.

Fichier excel du montage

Le fichier de calcul excel est ici : Fichier de calibrage du baromètre

Installation

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

L'emplacement de la carte 750-457 permet de déduire les adresses modBus des variables. L"entrée utilisée est ici sur IW1.

• 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 pression absolue

Une masse virtuelle est réalisée avec R4, R5 et IC1, l'alimentation 5V est la sortie d'un régulateur MAX1616 ou MAX1615 qui ne nécessite pas de résistances. L'ampli op un MAX9944 est un ampli de précision. Ce type de montage utilisé par divers capteurs décris sur le site les rends utilisables sur la même carte d'entrée analogique avec masse de mesure commune. R2 est un isolateur des divers montages.

Circuit imprimé

Le circuit imprimé du montage

• Le fichier pdf du circuit de mesure de pression
• Le fichier d'implantation du circuit

Photos du montage

Le montage est placé dans une borne électrique évidée pour se clipser sur un rail de fixation. Le circuit est collé avec un double face sur la borne.

Test

Liste des éléments

• Petite boite si possible ou plaque d'aluminium
• R1 - Résistance 20KΩ 1% CMS 0805
• R2 - Résistance 68Ω 1% CM 0805
• R3 - Résistance 10KΩ 1% CMS 0805
• R4 - Résistance 10KΩ 1% CMS 0805
• R5 - Résistance 10KΩ 1% CMS 0805
• R6 - Résistance 30KΩ 1% CMS 0805; 0Ω avec un MAX1615
• R7 - Résistance 10KΩ 1% CMS 0805, inutile avec un MAX1615
• R8 - Résistance 4,7KΩ 1% CMS 0805
• C1 - Condensateur 1µF CMS 0805
• C2 - Condensateur 1µF CMS 0805
• C3 - Condensateur 1µF CMS 0805
• C4 - Condensateur 100nF CMS 0805
• C5 - Condensateur 100nF CMS 0805
• C6 - Condensateur 1µF CMS 0805
• C7 - Condensateur 100nF CMS 0805
• C8 - Condensateur 1µF CMS 0805
• CI1 - Circuit ampli op double de précision MAX9944ASA (Maxim) ou LM358 CMS
• CI2 - Circuit MPXHZ6115A6U capteur pression Freescale : Documentation en pdf du capteur
• CI3 1 - Circuit MAX1616EUK Régulateur avec résistances (Maxim)
• CI3 2 - variante avec le circuit MAX1615EUK Régulateur +5,0V fixe (Maxim), évite R7 et R6 sera un court circuit.
• CI4 - Circuit MAX6033 Source référence 2.500V (Maxim)
• D1 - LED 3mm

Les produits Maxim et Freescale sont disponibles sur les sites respectifs de ces constructeurs en échantillons gratuits, le port reste parfois à charge du demandeur. Le coût reste donc faible. ( <20 euros)