Zigbee zařízení pro monitorování spotřeby elektrické energie

Abstract

Diplomová práca sa zaoberá návrhom zariadenia pre monitorovanie spotreby elektrickej energie, pričom namerané údaje sú odosielané bezdrôtovo pomocou technológie ZigBee. V teoretickej časti sú popísané základné princípy platné pre meranie výkonu a práce elektrického prúdu a naznačený spôsob merania týchto hodnôt digitálnym spôsobom. Práca obsahuje aj krátky prehľad už na trhu existujúcich riešení na meranie spotreby elektrickej energie. Ďalej je popísaný štandard ZigBee a jeho softvérová implementácia v podobe balíka BitCloud od spoločnosti Atmel. Návrh zariadenia rieši výber vhodného obvodu na meranie spotreby elektrickej energie a voľbu optimálnych senzorov elektrického prúdu a napätia. Následne aj jeho pripojenie k bezdrôtovému modulu pre ZigBee s názvom ZigBit pomocou zbernice SPI, napájací zdroj pre celé zapojenie a návrh dosky plošných spojov. Pre navrhnuté zariadenie je implementovaný aj firmvér využívajúci BitCloud. Popis firmvéru spolu s kalibračným postupom je rovnako obsahom práce a na záver je popísané aj testovanie zariadenia a paketová analýza odosielaných údajov medzi navrhnutým meracím zariadením a koordinátorom siete.

Master's thesis designs a device for monitoring of electric energy consumption with ability to send measured data wirelessly using ZigBee technology. Theoretical part describes basic principles for measuring electric power and energy and also a possibility of digital measurement. Thesis provides short overview of already existing solutions for electric consumption measurement available on the market as well. Further the ZigBee standard is described together with one of its software implementations named BitCloud from Atmel Corporation. Design of the device deals with the selection of suitable integrated circuit for the consumption measurement and optimal voltage and current sensors. Then also its connection with the wireless module named ZigBee using SPI bus, power supply for the entire device and also the design of PCB. There is also a firmware implementation for the designed device based on BitCloud. Description of the firmware together with calibration process implemented is also part of the thesis. Finally, basic device testing and packet analysis of communication between designed device and ZigBee network coordinator is described.