![\"\"](\"https:\/\/miniprojets.net\/wp-content\/uploads\/2022\/07\/Logo-article.png\"){kind=logo}
<\/figure>\n\n\n\n1. Liste des composants<\/h2>\n\n\n\n
Dans le cadre de la production d’\u00e9nergie verte de particulier, la r\u00e9insertion dans le r\u00e9seau de cette \u00e9nergie est un enjeu important. Ce processus a pour but de permettre l’\u00e9change d\u2019\u00e9nergie entre particuliers et ainsi de r\u00e9aliser des \u00e9conomies. Le G2ELab a ainsi con\u00e7u un dispositif permettant de relier la production d’un particulier vers un r\u00e9seau \u00e9lectrique intelligent : l’Energy Box.<\/p>\n\n\n\n
Une Energy Box a pour but de piloter une charge de mani\u00e8re \u00e0 optimiser sa consommation. Pour cela, le dispositif collecte des donn\u00e9es sur l\u2019\u00e9tat du r\u00e9seau et l\u2019\u00e9tat de la charge et indique ainsi \u00e0 l\u2019utilisateur la marche \u00e0 suivre pour optimiser ses d\u00e9penses \u00e9nerg\u00e9tiques. Ce dispositif regroupe donc plusieurs composants :<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/miniprojets.net\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/image-20.png\")
<\/figure>Un compteur d\u2019\u00e9nergie : Schneider A9MEM2050. Il est aliment\u00e9 en 230V via le r\u00e9seau et poss\u00e8de une sortie pour les donn\u00e9es en Modbus RTU avec une vitesse de transmission de 9600 baud\/s. Ce compteur a \u00e9t\u00e9 choisi car il \u00e9tait le plus compact (9x6x1.5cm)<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n
Une alimentation pour la raspberry Pi : MeanWell HDR-15-5. Une carte Raspberry Pi 3b+. Un relais finder 34.51 coupl\u00e9 \u00e0 un contacteur Ce stage ayant pour but la miniaturisation de la partie de collecte et envoi des donn\u00e9es et de pilotage de la charge, j\u2019ai \u00e9galement \u00e9t\u00e9 amen\u00e9 \u00e0 modifier les composants pr\u00e9sents et \u00e0 en utiliser de nouveaux, voici la liste ci-dessous:<\/p>\n\n\n\n Une carte Arduino programmable Wemos D1 mini. Un convertisseur MAX485TTL. Afin de pouvoir r\u00e9cup\u00e9rer les donn\u00e9es du compteur, nous allons utiliser le convertisseur RS485. Nous allons donc devoir le connecter \u00e0 notre carte Wemos.<\/p>\n\n\n Pour commencer, il faut alimenter le convertisseur via les pins 5V et GND (fils noirs et rouges). Ensuite, on s\u2019occupe de la transmission de donn\u00e9es, qui se fait par les autres pins du MAX485. Tout d\u2019abord la r\u00e9ception des donn\u00e9es envoy\u00e9es par le compteur sous protocole Modbus est assur\u00e9e par les entr\u00e9es A et B sur le bornier. Ensuite, la transmission de ces donn\u00e9es est assur\u00e9e par les pins DE et DI qui sont connect\u00e9es aux pins D3 et D4 de la Wemos (fils jaunes et bleus). J\u2019ai choisi d\u2019utiliser les pins D3 et D4 car les pins D0 et D1 sont pr\u00e9vues pour assurer une liaison I2C qui sert surtout pour le stockage et le traitement de donn\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n Les pins TX et RX de la Wemos sont utilis\u00e9s pour la mise en place de la communication s\u00e9rie entre la carte et l\u2019ordinateur que l\u2019on va utiliser pour impl\u00e9menter le code. Cette communication se fait par c\u00e2ble USB, et permet d\u2019afficher sur un moniteur des messages qui pourront servir pour v\u00e9rifier le bon fonctionnement de notre code.<\/p>\n\n\n\n On connecte ensuite les bornes A et B du convertisseur aux bornes A et B du compteur Schneider.<\/p>\n\n\n\n Maintenant que les composants sont correctement aliment\u00e9s, je peux passer \u00e0 la r\u00e9daction du programme.<\/p>\n\n\n\n Pour chaque programme que j\u2019ai cod\u00e9, j\u2019ai tout d\u2019abord \u00e9tabli un cahier des charges pour lister les fonctions que doit remplir ce dernier. Ainsi, pour la premi\u00e8re version du code les objectifs \u00e9taient :<\/p>\n\n\n\n Pour r\u00e9aliser ces t\u00e2ches, j\u2019ai choisi d\u2019utiliser la librairie \u00ab ModbusMaster \u00bb, qui va permettre d\u2019\u00e9tablir une connexion Modbus RTU entre la Wemos et notre ordinateur et ainsi \u00e9changer les donn\u00e9es et la librairie \u00ab ESP8266WiFi \u00bb qui va permettre \u00e0 la carte de se connecter au r\u00e9seau Wifi. On int\u00e8gre \u00e9galement la librairie \u00ab SoftwareSerial \u00bb, qui permettra de mettre en place une communication via le moniteur s\u00e9rie et donc, comme expliquer pr\u00e9c\u00e9demment, de corriger d\u2019\u00e9ventuelles erreurs.<\/p>\n\n\n\n Je peux ensuite d\u00e9finir les pins de communication utilis\u00e9s sur la Wemos et les identifiants wifi.<\/p>\n\n\n\n Une fois toutes les variables utiles d\u00e9clar\u00e9es, je peux me concentrer sur le corps du programme : r\u00e9cup\u00e9rer les donn\u00e9es du compteur et les envoyer pour les afficher via un URL.<\/p>\n\n\n\n Pour commencer, il faut \u00e9crire une fonction qui va collecter les valeurs des variables que l\u2019on souhaite afficher. Pour cela, on doit utiliser des num\u00e9ros de registres pr\u00e9d\u00e9finis par le fabricant. Ces valeurs de registres se trouvent dans la documentation technique du compteur dans la cat\u00e9gorie communication Modbus et chaque registre contient la valeur associ\u00e9e \u00e0 une variable. On y retrouve \u00e9galement le type de ces donn\u00e9es. Comme la communication Modbus transmet les donn\u00e9es en hexad\u00e9cimal, il faudra aussi mettre au point un convertisseur d\u2019hexad\u00e9cimal vers le type de la donn\u00e9e souhait\u00e9e pour pouvoir l\u2019exploiter.<\/p>\n\n\n\n Ainsi, on va relever les valeurs de la tension (registre 3028), de la fr\u00e9quence (registre 3110), de la puissance (registre 3054), du courant (registre 3000) et de l\u2019\u00e9nergie consomm\u00e9e (registre 3212). On remarque \u00e9galement que les variables sont de type float32, sauf l\u2019\u00e9nergie qui est de type int64. Lors du relev\u00e9, je vais faire en sorte de stocker les diff\u00e9rentes valeurs du m\u00eame type dans un tableau, on aura donc un tableau de float32, avec 4 valeurs et un tableau d\u2019int64 avec une valeur. Il faudra \u00e9galement prendre en compte la taille de nos donn\u00e9es : le type float32 est, comme son nom l\u2019indique, cod\u00e9 sur 32 bits. Chaque registre faisant 16 bits, il faudra lire 2 registres pour r\u00e9cup\u00e9rer l\u2019information souhait\u00e9e. Pour lire la valeur d\u2019un int64, soit 64 bits, il faudra donc prendre 4 registres.<\/p>\n\n\n\n Une fois qu’on a relev\u00e9 nos valeurs, on peut les afficher via un URL, en utilisant la fonction client.println, on obtient ainsi le code suivant :<\/p>\n\n\n\n Si l’on compile et qu’on lance le code, on obtient bien nos donn\u00e9es en cherchant l’URL sur notre navigateur :<\/p>\n\n\n Maintenant que l’on r\u00e9cup\u00e8re et affiche bien nos donn\u00e9es, on va pouvoir robustifier notre dispositif. Pour ce faire on va utiliser le protocole MQTT pour envoyer nos donn\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n Comme pr\u00e9c\u00e9demment, je d\u00e9finis les fonctions que le code doit remplir :<\/p>\n\n\n\n Pour r\u00e9aliser ces t\u00e2ches, j\u2019utilise la librairie “PubSubClient” et la librairie “EspMQTTClient”. On peut reprendre la structure de notre code de collecte des donn\u00e9es et y rajouter les fonctions n\u00e9cessaires pour le protocole MQTT.<\/p>\n\n\n\n Il va falloir d\u00e9clarer les noms des topics que l’on va transmettre au serveur MQTT, de fa\u00e7on \u00e0 identifier nos diff\u00e9rentes donn\u00e9es. Ensuite on pourra \u00e9tablir la connexion avec le serveur MQTT et publier nos donn\u00e9es via la fonction publish().<\/p>\n\n\n\n En ce qui concerne la configuration de Jeedom, vous pouvez aller voir l’article suivant qui lui est consacr\u00e9:<\/p>\n\n\n\n
Elle fournit une tension de 5V et un courant entre 0 A et 2.4 A, avec en entr\u00e9e la tension du r\u00e9seau. Cette alimentation a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 choisi pour son aspect compact (m\u00eames dimensions que le compteur Schneider).<\/p>\n<\/div>![\"\"](\"https:\/\/miniprojets.net\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/HDR.png\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/miniprojets.net\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/RS3B-1024x610.jpg\")
<\/figure>
Les cartes Raspberry Pi permettent de collecter et traiter des informations de mani\u00e8re efficace tout en \u00e9tant une solution compacte. Ici, elle r\u00e9cup\u00e8re ainsi les donn\u00e9es du compteur et les envoie par MQTT \u00e0 un serveur qui se chargera de les traiter. Ce serveur intervient \u00e9galement dans le pilotage de la charge, puisqu\u2019il peut indiquer \u00e0 la carte lorsque l\u2019utilisateur veut ou non activer celle-ci.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n
Les relais \u00e9lectrom\u00e9caniques permettent de commuter l\u2019\u00e9tat d\u2019une charge d\u2019un \u00e9tat haut \u00e0 un \u00e9tat bas. Cette commande se fait gr\u00e2ce \u00e0 un potentiel faible, ici par exemple on le pilote en 5V. De plus, ce composant permet un isolement entre l\u2019Energy Box et la charge, ce qui garantit une s\u00e9curit\u00e9 suppl\u00e9mentaire.<\/p>\n<\/div>![\"\"](\"https:\/\/miniprojets.net\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/image-28-1024x648.png\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/miniprojets.net\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/D1_MINI.png\")
<\/figure>
La carte Wemos D1 mini est une carte Arduino qui poss\u00e8de 4MB de m\u00e9moire flash. Elle est aliment\u00e9e en 5V, et permet d\u2019effectuer des calculs simples rapidement.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n
Ce convertisseur est un module d’interface MAX485 TTL vers RS-485 qui permet au microcontr\u00f4leur (la Wemos) d’utiliser la signalisation diff\u00e9rentielle RS-485 pour des communications s\u00e9rie robustes sur de longues distances. Ici, le convertisseur va ainsi permettre de r\u00e9cup\u00e9rer les donn\u00e9es du compteur par une communication Modbus s\u00e9rie.<\/p>\n<\/div>![\"\"](\"https:\/\/miniprojets.net\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/MAX485.png\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\n2. Branchement du dispositif<\/h2>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/miniprojets.net\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/image-23.png\")
<\/figure>\n<\/div>\n\n\n3. Initialisation du programme<\/h2>\n\n\n\n
\n
#include <ModbusMaster.h>\n#include <ESP8266WiFi.h> \/\/Enables the ESP8266 to connect to the local network via WiFi\n#include <SoftwareSerial.h>\n\n\/\/ Declaration des pins\n#define MAX485_DE 0\n#define MAX485_RE_NEG 2<\/code><\/pre>\n\n\n\n4. Affichage de donn\u00e9es via un URL<\/h2>\n\n\n\n
#include <ModbusMaster.h>\n#include <ESP8266WiFi.h> \/\/Enables the ESP8266 to connect to the local network via WiFi\n#include <SoftwareSerial.h>\n#include \"config_EB.h\"\n\n#define baud 9600\n#define timeout 100\n#define polling 100\n#define retry_count 10\nModbusMaster node;\n\n#define MAX485_DE 0\n#define MAX485_RE_NEG 2\n\n\/\/ set wifi IDs\nconst char* ssid = \"XXX\";\nconst char* password = \"XXX\";\nWiFiServer server(80);\n\n\/\/ Initialise the WiFi and MQTT Client objects\nWiFiClient wifiClient;\n\nvoid preTransmission()\n{\n digitalWrite(MAX485_RE_NEG, 1);\n digitalWrite(MAX485_DE, 1);\n}\n\nvoid postTransmission()\n{\n digitalWrite(MAX485_RE_NEG, 0);\n digitalWrite(MAX485_DE, 0);\n}\n\n\/\/------------------------------------------------\n\/\/ Convent 32bit to float\n\/\/------------------------------------------------\nfloat HexTofloat(uint32_t x) \n{\n return (*(float*)&x);\n}\n\nuint32_t FloatTohex(float x) \n{\n return (*(uint32_t*)&x);\n}\n\/\/------------------------------------------------\n\nfloat Read_Meter_float(char addr , uint16_t REG)\n{\n float i = 0;\n uint8_t result,j;\n\n uint16_t data[2];\n uint32_t value = 0;\n node.begin(ID_slave,Serial);\n node.preTransmission(preTransmission);\n node.postTransmission(postTransmission);\n\n result = node.readHoldingRegisters(REG,2); \/\/\/< Modbus function 0x03 Read Holding Registers\n delay(500);\n if (result == node.ku8MBSuccess) \n {\n for (j = 0; j < 2; j++)\n {\n data[j] = (node.getResponseBuffer(j));\n }\n value = data[0];\n value = value << 16;\n value = value + data[1];\n i = HexTofloat(value);\n return i;\n } else\n {\n delay(1000);\n return 0;\n }\n}\n\nvoid GET_METER_FLOAT() \n{ \/\/ Update read all data\n delay(1000); \n for (char i = 0; i < Total_of_Reg_float ; i++)\n {\n DATA_METER_FLOAT [i] = Read_Meter_float(ID_slave, Reg_float_addr[i]);\n } \n}\n\nfloat Read_Meter_int64(char addr , uint16_t REG) \n{\n uint64_t i = 0;\n uint8_t result,j;\n\n uint16_t data[4];\n uint32_t value = 0;\n node.begin(ID_slave,Serial);\n node.preTransmission(preTransmission);\n node.postTransmission(postTransmission);\n \n result = node.readHoldingRegisters(REG,4); \/\/\/< Modbus function 0x03 Read Holding Registers\n delay(500);\n if (result == node.ku8MBSuccess) \n {\n for (j = 0; j < 4; j++)\n {\n data[j] = (node.getResponseBuffer(j));\n }\n\n value = data[0];\n for (j = 1; j < 4; j++)\n {\n value = value << 16;\n value = value + data[j];\n }\n i = value;\n return i;\n } else \n {\n delay(1000); \n return 0;\n }\n}\n\nvoid GET_METER_INT64() \n{ \/\/ Update read all data\n delay(1000); \n for (char i = 0; i < Total_of_Reg_int64 ; i++)\n {\n DATA_METER_INT64 [i] = Read_Meter_int64(ID_slave, Reg_int64_addr[i]);\n } \n}\n\n\/\/**************************************************************************************************************\nvoid setup() \n{\n Serial.begin(baud);\n\n pinMode(MAX485_RE_NEG, OUTPUT);\n pinMode(MAX485_DE, OUTPUT);\n \/\/ Init in receive mode\n digitalWrite(MAX485_RE_NEG, 0);\n digitalWrite(MAX485_DE, 0);\n\n \/\/ Connect to WiFi network\n WiFi.begin(ssid, password);\n while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {\n delay(500);\n }\n \n \/\/ Start the server\n server.begin();\n\n delay(1);\n}\n\nvoid loop() \n{\n WiFiClient client = server.available();\n if (!client) {\n return;\n }\n \n \/\/ Wait until the client sends some data\n while(!client.available()){\n delay(1);\n }\n \n \/\/ Read the first line of the request\n String request = client.readStringUntil('\\r');\n\/\/ Serial.println(request);\n client.flush();\n\n GET_METER_FLOAT();\n GET_METER_INT64();\n\n Serial.print(\"Tension: \");\n Serial.print(DATA_METER_FLOAT[0],3);\n Serial.println(\"V\");\n\n Serial.print(\"Frequence: \");\n Serial.print(DATA_METER_FLOAT[1],3);\n Serial.println(\"Hz\");\n\n Serial.print(\"Puissance active: \");\n Serial.print(DATA_METER_FLOAT[2],3);\n Serial.println(\"W\");\n\n Serial.print(\"Courant: \");\n Serial.print(DATA_METER_FLOAT[3],3);\n Serial.println(\"A\");\n\n Serial.print(\"Energie: \");\n Serial.print(DATA_METER_INT64[0],3);\n Serial.println(\"Wh\");\n\n Serial.println(\"<br><br>\");\n Serial.println(\"<a href=\\\"\/Refresh\\\"\\\"><button>Refresh <\/button><\/a>\");\n Serial.println(\"<\/html>\");\n \n delay(1);\n}<\/code><\/pre>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/miniprojets.net\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/image-24.png\")
5. Envoi de donn\u00e9es sous MQTT non s\u00e9curis\u00e9<\/h2>\n\n\n\n
\n
#include <ModbusMaster.h>\n#include <ESP8266WiFi.h> \/\/Enables the ESP8266 to connect to the local network via WiFi\n#include <SoftwareSerial.h>\n#include <PubSubClient.h> \/\/Connect andpublish to the MQTT broker\n#include \"config_EB.h\"\n\n#define baud 9600\n#define timeout 100\n#define polling 100\n#define retry_count 10\nModbusMaster node;\n\n#define MAX485_DE 0 \/\/D3 = 0\n#define MAX485_RE_NEG 2 \/\/D4 = 2\n\n\/\/ set wifi IDs\nconst char* ssid = \"XXX\";\nconst char* password = \"XXX\";\nWiFiServer server(80);\n\n\/\/ MQTT\nconst char* mqtt_server = \"XXX.XXX.XXX.XXX\"; \/\/IP of the MQTT Broker : \nconst char* voltage_topic = \"EB3\/voltage\";\nconst char* frequence_topic = \"EB3\/frequence\";\nconst char* active_power_topic = \"EB3\/active_power\";\nconst char* current_topic = \"EB3\/current\";\nconst char* energy_topic = \"EB3\/energy\";\nconst char* mqtt_username = \"admin\"; \/\/MQTT username\nconst char* mqtt_password = \"XXX\"; \/\/MQTT password\nconst char* clientID = \"client_local\"; \/\/MQTT client ID\n\n\n\/\/ Initialise the WiFi and MQTT Client objects\nWiFiClient wifiClient;\n\/\/ 1883 is the listener port for the Broker\nPubSubClient client(mqtt_server, 1883, wifiClient);\n\nvoid connect_Wifi_MQTT() {\n \/\/ Connect to WiFi network\n WiFi.begin(ssid, password);\n while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {\n delay(500);\n }\n\n \/\/ Connect to MQTT Broker\n \/\/ client.connect returns a boolean value to let us know if the connection was successful.\n \/\/ If the connection is failing, make sure you are using the correct MQTT Username and Password (Setup Earlier in the Instructable)\n if (client.connect(clientID, mqtt_username, mqtt_password)) {\n Serial.println(\"Connected to MQTT Broker!\");\n }\n else {\n Serial.println(\"Connection to MQTT Broker failed...\");\n }\n}\n\nvoid check_wifi() {\n WiFiClient client = server.available();\n if (!client) {\n return;\n }\n\n \/\/ Wait until the client sends some data\n while (!client.available()) {\n delay(1);\n }\n\n \/\/ Read the first line of the request\n String request = client.readStringUntil('\\r');\n \/\/ Serial.println(request);\n client.flush();\n}\n\n\/\/ Rajouter les fonctions de collecte des donn\u00e9es !!\n\nvoid setup()\n{\n Serial.begin(baud, SERIAL_8E1);\n\n connect_Wifi_MQTT();\n\n \/\/ Start the server\n server.begin();\n\n pinMode(MAX485_RE_NEG, OUTPUT);\n pinMode(MAX485_DE, OUTPUT);\n \/\/ Init in receive mode\n digitalWrite(MAX485_RE_NEG, 0);\n digitalWrite(MAX485_DE, 0);\n\n}\n\nvoid loop()\n{\n check_wifi();\n\n GET_METER_FLOAT();\n GET_METER_INT64();\n\n \/\/MQTT can only transmit strings\n String voltage = String((float)DATA_METER_FLOAT[0]);\n String frequence = String((float)DATA_METER_FLOAT[1]);\n String active_power = String((float)DATA_METER_FLOAT[2]);\n String current = String((float)DATA_METER_FLOAT[3]);\n String energy = String((float)DATA_METER_INT64[0]);\n\n \/\/ Check if we publish to the MQTT Broker\n if (client.publish(voltage_topic, String(DATA_METER_FLOAT[0]).c_str())) {\n Serial.println(\"Voltage sent!\");\n Serial.println(DATA_METER_FLOAT[0]);\n }\n if (client.publish(frequence_topic, String(DATA_METER_FLOAT[1]).c_str())) {\n Serial.println(DATA_METER_FLOAT[1]);\n }\n if (client.publish(active_power_topic, String(DATA_METER_FLOAT[2]).c_str())) {\n Serial.println(DATA_METER_FLOAT[2]);\n }\n if (client.publish(current_topic, String(DATA_METER_FLOAT[3]).c_str())) {\n Serial.println(DATA_METER_FLOAT[3]);\n }\n if (client.publish(energy_topic, String(DATA_METER_INT64[0]).c_str())) {\n Serial.println(DATA_METER_INT64[0]);\n }\n\n delay(1);\n}<\/code><\/pre>\n\n\n\n6. Affichage via un interface Jeedom<\/h2>\n\n\n\n