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[工仪] 五旬老汉把旧电表改装成小体积功率计插座,同时显示电流电压功率等信息

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发表于 2024-3-23 03:04:05 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 杨小强 于 2024-3-23 23:10 编辑

老汉手头上有两个闲置的旧智能电表,一个可以使用,一个接线端子损坏不能使用,里面电路和锰铜分流器是好的。一日突发奇想,能不能把智能电表改成功率计呢?搜索一下发现好多电表改功率计的帖子,果然可行,看帖学习了一下,立马购买USBRS485模块,下载“DL/T645-2007多功能表通信协议”软件做准备。
从修改EEPROM数据让电表显示想要的信息到改装成功率计插座共经历三个阶段,下面简单介绍一下改装过程,提供老汉编写的“从智能电表485接口或主控MCU串口读数据”单片机程序下载,方便和我一样手头上有闲置旧智能电表的朋友把它利用起来,单片机程序是通用的,所有符合《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》的智能电表都能用。
03旧智能电表.jpg
DDZY51-Z接线端子已烧坏,内部是好的,DDZY1296-Z可以接线使用

03改装好后.jpg
最终改装成这样,两个电表测量的功率、电压值等很接近,有时相同。
电表最大可记录一百万-1度(6个9),区区两万多度的底数没有什么影响,所以两个都保留原来的数据,不清零。
这次改装过程:

01配置端口.png
USB转RS485模块与电脑、电表连接好,“端口”设置为USB转RS485模块所在的端口(COM8),波特率2400,点“确定”

02读通讯地址.jpg
设置好端口,点“读通讯地址”,读取成功后就可以读各项数据了

04自动循显数据项.png
自动循环显示没有电流电压项

05按键循显数据项.png
按键循环显示也没有电流电压项,想修改但不知道密码,猜了很久也没猜对,无法修改,这样就不好玩了。不管三七二十一,先打开电表看看内部。

06电表内部.jpg
07电表内部.jpg
电表主控MCU:C2BCSDFP,EEPROM芯片24512RP,时钟芯片R8025,LCD芯片BR8592,ESAM芯片SGC1118B,计量芯片是RN8209G。
看来需要从24512RP下手,直接修改数据让电表显示自己想看的内容,于是取下24512RP读出EEPROM数据做备份后装回去。


08自动循环显示第1-254屏显示数据项.png
搜索到数据所在位置,但是还有“自动循显按键循”不能确定在哪里

09自动循显按键循.png
试用逻辑分析仪监听看能不能找得到。
10分析EEPROM及连接MCU串口.jpg
用逻辑分析仪监听主控MCU读写EEPROM。
注意:电表开盖后不可再接220V市电,另用一个5V安全电源给MCU和计量芯片供电,“DL/T645-2007多功能表通信协议”软件读数据也不再使用USB转RS485模块,改用USB转串口模块与板上485电路隔离光耦后面的主控MCU串口连接

11开盖后供电方式.PNG
12自动循显按键循 .png
通过逻辑分析仪监听,点“自动循环显示屏数”时MCU读1CH这个地方,位置找到了,但密码无法找到,应该不在EEPROM里。

13更改成功.PNG
都知道地址那就好办了。搜索发现同一数据它分三个地方保存,也就是保存了三份,只好同时把三个地址的数据都修改,再次取下24512RP写入修改好的数据后装回去,成功了。
各厂家电表的程序、数据保存格式都不相同,有的能从EEPROM里找到有用数据,有的不能,这两个电表,DDZY1296-Z可以顺利找得到,而DDZY51-Z除了度数别的什么也找不到,束手无策。
这时候产生一个想法,DL/T645-2007多功能表通信协议”软件可以读取电流、电压、功率等各项数据,而老汉我也懂一点点单片机皮毛,何不用单片机直接从485接口读数据出来同时显示?那多好啊,通用性还很强,所有符合《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》的智能电表都适用!说干就干,先了解电表串口通信标准,理解信息帧含义,手头上有好几个USB转串口模块,用它们来监听一下软件与电表的通信数据,对照《通信协议》学习:
14监听串口通信.png

帧格式含义如下:
15帧格式.PNG

然后就是编写程序,制作一个485接口通信模块,电源从载波通信模块接口取,电路如下:
16_OLED_485接口_电路图.PNG
程序上电就以19200bps9600bps4800bps2400bps速率循环读取通讯地址,直到成功,然后读电流、电压、功率、功率因数、总电能(累计度数)、计算本次度数、显示,每0.5秒读一次电流电压等各项数据。电表各项数据每2秒才刷新一次,间隔0.5秒读取已经很频繁,不宜再小于0.5秒,间隔时间过短没有意义,还会占用电表主控MCU资源。
显示内容:电压V、电流A、功率因数PF、功率W、本次度数、累计度数/上电计时。
本次度数:本次上电以来使用的度数,断电后清零,方便观察某一电器在一个时间段内消耗的电能。
上电就从零开始计时,正常工作后累计度数与上电计时在第四行循环交替显示,断电后计时清零,计时天数最大值9999天。程序检测到有DS3231就用它来计时,没有就用单片机定时器来计时。DS3231不是必须的,要与不要根据需求来决定,它比单片机定时器计时更精准,适合长期通电使用的场景。测试了一次单片机定时器计时,每小时误差3秒左右。去年12月用DS3231做了个时钟,运行至今3个月,误差3秒,也就是一个月误差1
在显示上用中括号来区分计时方式:使用DS3231计时,时间前后有中括号[],用T0定时器计时则没有。

17单片机读485接口.jpg
成功读取各项数据。刚开始屏幕使用LCD12864,接线较多,单片机要用16脚的STC8G1K08,后来改用OLED12864,只需电源和SDASCL4根线,价格也便宜些,单片机用8脚的STC8G1K08A
至此已经比较满意,想看的信息一屏就显示完,美中不足的是体积有点大,还不够方便,几年前花近二十元买了一个功率计插座,想看电流电压需要按好几次按键,优点是它体积比较小巧。
18计量插座.jpg
能不能把电表里的元器件移出来,改装成像这样小巧的插座式的呢?先分析一下两个电表的电路看看,按照实物画出主要部分的电路图,零线电流检测电路不要:
19_DDZY1296-Z主要部分电路图.PNG
20_DDZY51-Z主要部分电路图.PNG
看起来元件不多,决定移出来

21_DDZY1296-Z计量芯片.jpg
DDZY1296-Z电表的计量芯片RN8209G

23_DDZY1296-Z计量芯片 MCU 电源.jpg
移出来后DDZY1296-Z的计量芯片、主控MCU+R8025+24512RP、新的5V电源。MCU等芯片先用704胶粘在洞洞板上,胶干后才进行焊接,MCU管脚与洞洞板之间垫点东西,留一点间隙,方便在胶干后用针或其他工具把要焊接的IC脚挑翘起来,焊好再压下去,不碍事的脚焊好就让它一直翘着,IC脚折一两次没事,多折几次会断,有风险,IC脚一断就报废了,需要点耐心和时间。电表是校准过的,移出来的计量芯片周边电阻电容最好按原位焊接安装,避免因元件参数可能存在微小差异而使计量值产生小小的误差。

26_DDZY51-Z的计量芯片.jpg
DDZY51-Z的计量芯片,也是RN8209G

27_DDZY51-Z的计量芯片 MCU.jpg
移出来后DDZY51-Z的计量芯片、MCU+FM24C256

28_外壳和OLED.jpeg
趁这款定时插座搞活动,7块钱一个,买它2个做外壳,挺划算的,单买这种外壳加运费也差不多是这个价。OLED12864屏也买两个,在使用中有一个屏拔电几秒后再插电会黑屏不显示,检查时看到线性稳压器(LDO662K只在输入端有一只0.1uF电容,662K手册上标的输入输出端电容是1uF,于是在输入输出端各增加一只1uF电容,在输出端电容并联一只1K电阻,之后不再有黑屏现象。

29_外壳.jpg
买回的定时插座,宽4.6CM,长9CM,与几年前买的功率计插座尺寸一样

28定时器内部.png
定时插座内部电路

30_挖显示屏位.jpg
用电烙铁+小刀挖OLED显示屏位

31_面板.jpg
这个饮料瓶四面平整,剪来做面板很理想

32_面板.jpg
上704胶压紧,24小时胶干后清理一下就完成了

33_安装DDZY1296-Z.jpg
安装DDZY1296-Z,互感器比较大,有点拥挤

33_安装DDZY1296-Z.png
能正常工作,测量数据正确,MCU、计量芯片电路用704胶封起来,互感器上放一块珍珠棉,与上盖之间压实不松动

34_安装DDZY51-Z.jpg
DDZY51-Z电表经测试正常后用704胶封好才安装

34_互感器接反现象.jpg
出现这种情况说明检测电流的那两根线接反了,调换一下就行。

35_DDZY1296-Z电表改功率计电路图.PNG
36_DDZY51-Z电表改功率计电路图.PNG
两个电表改装成功率计插座后的电路图

37_测自身耗电.jpg
改装完成,测一下自身耗电情况,单个插电时功率过小检测不出,两个一起插电显示0.5瓦,也就是每个0.25瓦左右。

38_DDZY1296-Z改装的在3瓦开始显示.jpg
手机充电1。DDZY1296-Z电表3瓦开始显示,DDZY51-Z电表6瓦开始显示

39_测量值对比.jpg
手机充电2。完工。白色的送给亲戚,灰色的留自己用。


考虑到可能会有部分坛友不太熟悉单片机,不知道如何把程序弄到单片机去使用,下面说一下怎样弄,其实很简单,先准备好8脚单片机STC8G1K08A和下载器,下载器也叫USB转串口模块、USBTTL、编程器、烧录器等:
1.到单片机官网https://www.stcai.com/下载烧录软件STC-ISP
2.下载器与单片机连接好并插入电脑,运行STC-ISP软件,
“单片机型号”选STC8G1K08A-8PIN,
“扫描串口”选下载器所在的COM口,
“最低波特率”选2400,“最高波特率”选115200
“打开程序文件”打开已下载到电脑的单片机程序HEX文件:meter_OLED12864.hex
输入用户程序运行时的IRC频率那里是11.0592MHz就不用改动
其余选项不用改动
“下载/编程”就开始烧录了
40_下载器与单片机连接线路图.PNG
485接口通信模块.PNG
烧录软件界面:
烧录软件界面.png

压缩文件里的内容.PNG
压缩文件“电表.ZIP”里的内容,meter_OLED12864.hex是编译好的程序文件,直接把它烧录进单片机使用,PDLT6452007.exe是“DL/T645-2007多功能表通信协议”软件的执行文件。


补充:单片机程序里使用的是1106芯片OLED屏驱动,支不支持别的芯片OLED屏未知。
电表.zip (3.44 MB, 下载次数: 9, 售价: 80 家元)



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wikiqian + 8 这个我看懂思路了 就是利用电表的测量模块 .
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发表于 2024-3-23 03:33:39 | 显示全部楼层
看到楼主这个帖,想起好多年前买的一个东西,
记得当时是三十多一个吧。也是智能电表改的功率表。好像是有德力西和华泰?
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发表于 2024-3-23 04:26:03 | 显示全部楼层
太高深,看不懂,只留意面板是如何处理的。
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发表于 2024-3-23 06:52:09 | 显示全部楼层
看不懂 若干年前买了一个刷好的 挺好用的

https://www.mydigit.cn/thread-215635-1-1.html

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发表于 2024-3-23 07:01:37 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
我也有2个电表,就是不知道怎么改,楼主做得很漂亮,小巧
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发表于 2024-3-23 07:49:11 | 显示全部楼层
强强强,实在强
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发表于 2024-3-23 07:53:06 | 显示全部楼层
佩服!这是软硬兼施的大神。
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发表于 2024-3-23 07:58:55 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
前排围观精华帖
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发表于 2024-3-23 08:01:18 | 显示全部楼层
楼主这个厉害,学习了
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发表于 2024-3-23 08:22:22 | 显示全部楼层
这个还有点技术含量的
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发表于 2024-3-23 08:29:39 | 显示全部楼层
厉害,佩服啊!想学也学不来。
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发表于 2024-3-23 08:30:22 | 显示全部楼层
这帖子可以加精吧?
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发表于 2024-3-23 08:38:59 | 显示全部楼层
强,如果现在的大学僧有这样的研究精神更好
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发表于 2024-3-23 08:49:44 | 显示全部楼层
老兄明天到我们研发部报到!
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发表于 2024-3-23 09:00:46 | 显示全部楼层
这个技术含量太高,想玩也是不容易,话说我家单元楼换电表,换下来12块智能电表没人要,我就装个箱子放地下室,专门拆那个7805用。
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发表于 2024-3-23 09:32:16 | 显示全部楼层
高手技术,软硬通吃
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发表于 2024-3-23 09:45:07 | 显示全部楼层
这个太厉害了 玩起十六进制
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发表于 2024-3-23 09:47:38 | 显示全部楼层
tianduo123 发表于 2024-3-23 09:00
这个技术含量太高,想玩也是不容易,话说我家单元楼换电表,换下来12块智能电表没人要,我就装个箱子放地下 ...

现在还可以chai8025
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发表于 2024-3-23 10:47:08 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
技术贴,点赞
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