Power/ Usage sensor - multi channel - local display

[jeti]

was not that much work :smiley:
this is the modified master-sketch from AWI i am starting to use. The changes i made:
-deletion of LCD and rotray part
-deletion of accumulation part
-modified meterType to meter800, meter1000 and meter2000 this reflects meters with 800imp/khw;1000imp/kwh;2000imp/kwh

I am using this with only one meter (2000imp/kwh) for now and works pretty nicly second different meter type is on the way.

As I am a beginner please be gentle with comments :-)

#include <MySensor.h>                   // MySensors network
#include <SPI.h>
#include <Time.h> 
#include <ArduinoJson.h>                // used to parse the simple JSON output of the pulse meter https://github.com/bblanchon/ArduinoJson

// Constants & globals
const int NO_METERS = 1 ;               // actual meters used (max 12)
const int NODE_ID = 152 ;                // fixed MySensors node ID

const int JSON_LENGHT = 80 ;            // Maximum json string length

// new V_TEXT variable type (development 20150905)
const int V_TEXT = 47 ;
// new S_INFO sensor type (development 20150905)
const int S_INFO = 36 ;

char lastLCD1[21] = "--                  "; // LCD message line

typedef enum meterTypes: int8_t {meter800, meter1000, meter2000} ;             // metertype meter800, meter1000, meter2000; 
const char METER_NAMES[NO_METERS][4] = {"PC"} ; // meter names
const meterTypes METER_TYPES[NO_METERS] = {meter2000};

const unsigned long idleTime = 10000 ;  // Delay time for any of the states to return to idle
unsigned long idleTimer ;               // Delay timer for idleTime



union {                                 // used to convert long to bytes for EEPROM storage
    long kWhLongInt;
    uint8_t kWhLongByte[4];
    } kWhLong ;


// Possible states for the state machine.
// Idle: default state, show totals for in/out nett
// Browse: dive into meter details 
// Update: update meter value (Wh total)
// Reset: reset day values
enum States: int8_t {IDLE, BROWSE, UPDATE, RST} ;
uint8_t State = IDLE;                   // current state machine state

// meter class, store all relevant meter data (equivalent to struct)
class pulseMeter              
{
public:                                  
    long UsageWh;                       // last (current) usage (in W) from pulse counter
    long UsageAccumWh;                  // usage accumulator (to keep in sync) from pulse counter
    long PowerW;                        // actual power, calculated from pulse "rate"
    long DayUsageWh;                    // daily usage for display
    meterTypes Type;                    // metertype for addition in totals: meter800, meter1000, meter2000; 
    char Name[4] ;                      // meter name for display
};
pulseMeter pulseMeters[NO_METERS] ;     // define power meters
//pulseMeter meter800, meter1000, meter2000; //  pulse/kWh
unsigned long tempUsageWh ;             // temporary store while manually updating (state UPDATE) 

// Json parser:  define parse object: <10> = number of tokens in JSON: ~10 per m (4 * [key, value] + key_total, value_total))
// example: "{\"m\":1,\"c\":12,\"r\":120000,\"cA\":12345}"
char json[JSON_LENGHT] ;        // Storage for serial JSON string (init for example)

// flags & counters 
bool timeReceived = false;              // controller time
bool newDay = false;                    // reset at 00:00:00
unsigned long lastUpdate=0, lastRequest=0, lastDisplay=0, lastSyncKWH=0;  // loop timers for once in while events
int updateMeter = 0;                    // current meter for update
bool updateDisplayFlag = true ;         // indicate that display needs to be updated
int currentMeter = 0;                   // active meter for update & check, cycles through meters (0..NO_METERS-1)
int lastRotary = 0;                     // last rotary encoder position
int updateIncrement = 1000 ;            // Interval multiplier for Update 
int errCount = 0 ;                      // error counter
// *** Definition and initialisation
// define the MySensor network
MySensor gw;                            // pins used RFX24(default 9,10)
    
// Initialize messages for sensor network
MyMessage powerMsg(0,V_WATT);           // message to send power in W
MyMessage usageMsg(0,V_KWH);            // message to send usage in kWH
MyMessage textMsg(0,V_TEXT);            // message to send/receive text



// function to reset the Arduino (jump to 0 address)
void(* resetFunc) (void) = 0;//declare reset function at address 0

void setup(void)
{
    gw.begin(incomingMessage, NODE_ID, false);              // this node is fixed, no repeat
    //Send the sensor node sketch version information to the gateway
    gw.sendSketchInfo("AWI-12ChannelPulse", "2.0");
    // Initialize the meter names
    
    // Register all Pulse counters to gw (they will be created as child devices from 0 to MAX-1)
    for (int x = 0; x < NO_METERS; x++){ 
        gw.present(x, S_POWER, METER_NAMES[x]);             // present power meters to gateway
        delay(10);                                          // give it some time to process
        }
    
    delay(100);

    
    for (int x = 0; x < NO_METERS; x++){                    // initialize previous kWh values from EEPROM and init
        for (int y = 0; y < 4 ; y++){                       // convert from bytes
            kWhLong.kWhLongByte[y]= gw.loadState(x *4 + y) ;// EEPROM position = meter number * 4 bytes
            }                                               // controller is updated later automatically
        pulseMeters[x].UsageWh = kWhLong.kWhLongInt;
        strcpy(pulseMeters[x].Name, METER_NAMES[x] );       // copy string for meter names
        pulseMeters[x].Type = METER_TYPES[x];               // Set type
        }
 }

void loop(void)
{
    // Before specific states, perform generic tasks
    unsigned long now = millis();                           // Timer in loop for "once in a while" events
    gw.process() ;                                          // process incoming messages
    // If no time has been received yet, request it every 10 second from controller
    if ((!timeReceived && (now-lastRequest > 10*1000)) ||   
        (now-lastRequest > 3600000UL)){                     // request update every hour to keep in sync
        Serial.println(F("requesting time"));               // Request time from controller. 
        timeReceived = false;
        gw.requestTime(receiveTime);  
        lastRequest = now;
    }
    // Check if new day has started (hour == 0) and reset day usage counters of meters
    if (hour()==0 && !newDay){
        newDay = true;
        for (int x = 0; x < NO_METERS; x++){ 
            pulseMeters[x].DayUsageWh = 0 ;                 // reset daily counters
            saveMeters(x);                                  // save meter values to EEPROM
        }   
    } else if(hour() != 0 && newDay)                        // reset newday flag if hour != 0
        { newDay = false;}
     
    // Every 10 seconds update one meter to controller to avoid traffic jams
    if (now-lastSyncKWH > 10000){
    //    printPulsemeter(updateMeter);
        sendPowerUpdate(updateMeter);                               // update the values for currentMeter
        updateMeter++ ;
        if (updateMeter >= NO_METERS){                              // increment and wrap current meter
            updateMeter = 0 ;}
        lastSyncKWH = now ;
        }
        
    // Update sensors every 10 secs
    if (now-lastUpdate > 10000) {
        // get values to be displayed from controller
        
        lastUpdate = now;
    }
    
    // get readings from serial (sent every 10s)
    // format {"m":meter,"c":count,"r":rate, "cA":countAccum}
    // use JSON parser to process (could be replaced by simple split routine, but this works just fine)
    if(readLineJSON(Serial.read(), json, JSON_LENGHT) > 0 ){        //dummySerial(), Serial.read()
    // if(readLineJSON(dummySerial(), json, 80) > 0 ){              //dummySerial(), Serial.read()
        Serial.println(json);
        storeMeterJSON(json);                                       //store the meter reading
        //calcMeterTotals();                                          // update totals
        }
}

// This is called when a new time value was received
void receiveTime(unsigned long controllerTime) {
    // Ok, set incoming time 
    Serial.print(F("Time value received: "));
    Serial.println(controllerTime);
    setTime(controllerTime);                                        // set the clock to the time from controller
    timeReceived = true ;
}

// This is called when a message is received 
void incomingMessage(const MyMessage &message) {
  // Expect few types of messages from controller, V_VAR1 for messages
    if (message.type==V_TEXT) {
        // if message comes in, update the kWH reading for meter with value since last update
        // Write some debug info
        //Serial.print("Last reading for sensor: ");
        //Serial.print(message.sensor);                
        //Serial.print(", Message: ");
        //Serial.println(message.getString());

        }
    }


// save Meter to EEPROM when needed
void saveMeters(int8_t meterNo){
    kWhLong.kWhLongInt = pulseMeters[meterNo].UsageWh ;                     // convert to separate bytes via struct
    for (int y = 0; y < 4 ; y++){
        gw.saveState(meterNo * 4 + y, kWhLong.kWhLongByte[y])  ;            // EEPROM position = meter number * 4 bytes
        }
    }

void sendPowerUpdate(int meterNo)
// Sends update to controller for current meter 
{
    gw.send(powerMsg.setSensor(meterNo).set((long)pulseMeters[meterNo].PowerW));            // meterNo * 100 ));
    gw.send(usageMsg.setSensor(meterNo).set((float)pulseMeters[meterNo].UsageWh/1000L ,3)); // send in kWh!
}

int storeMeterJSON(char *json)
/* convert JSON to values and store in corresponding meter (if used)
 input: JSON string (can be wrong formatted), with length
 output: changed meter record number or -1 if error
 use JsonParser 
*/
{
  StaticJsonBuffer<50> jsonBuffer;                          // 4 object  -> 4 + 4*10 = 44
  // char njson[] = "{\"m\":1,\"c\":12,\"r\":120000,\"cA\":12345}";
    JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject(json);
  if (!root.success())
    {
        Serial.println(F("JsonParser.parse() failed"));
        errCount++ ;
        return -1;
    }
  int m = (long)root["m"];
  if (m > NO_METERS){                                       // meter value out of range for used meters (m starts at 1)
    return -1 ;
  } else {                                                  // update meter values, Power is momentary, Usage is cumulative
    long newAccumWh = (long)root["cA"] ;
    long newWh = (long)root["c"] ;
    long diffAccumWh = newAccumWh - pulseMeters[m-1].UsageAccumWh;  // check for missed pulses by comparing cA with last stored value
    if (diffAccumWh >= newWh){                              // no difference or missed pulses -> correct: add difference
        pulseMeters[m-1].UsageWh += diffAccumWh;
        pulseMeters[m-1].DayUsageWh += diffAccumWh;
        }
    else {                                                  // negative diff, out of sync -> add pulses only (can be out of range or restart)
        pulseMeters[m-1].UsageWh += newWh;
        pulseMeters[m-1].DayUsageWh += newWh;
        }
    pulseMeters[m-1].UsageAccumWh = newAccumWh;             // always update sync counter (only for sync and error correction(serial))
    if ((long)root["r"] == 0){                              // calculate power from pulse rate (ms) and truncate to whole Watts
      pulseMeters[m-1].PowerW = 0;                          // if overflow assume no Usage
    } else if (pulseMeters[m-1].Type == meter800){
      pulseMeters[m-1].PowerW = long( 3600000000L / (long)root["r"]*0.8); // rate in microseconds for 800 pulse/kWh
      }
      else if (pulseMeters[m-1].Type == meter1000){
      pulseMeters[m-1].PowerW = long( 3600000000L / (long)root["r"]); // rate in microseconds for 1000 pulse/kWh
      }
       else if (pulseMeters[m-1].Type == meter2000){
       pulseMeters[m-1].PowerW = long( 3600000000L / (long)root["r"]/2); // rate in microseconds for 2000 pulse/kWh
      }
      else {
        Serial.println("geht nicht");
        }
    return m ;
  }
}

int readLineJSON(int readch, char *buffer, int len)
/* checks for JSON and when started append char tot buffer and checks for line completion 
usage:
  static char buffer[80];
  if (readline(Serial.read(), buffer, 80) > 0) { // line complete}
  returns simple JSON
  */
{
  static int pos = 0;
  int rpos;

  if (readch > 0) {
    switch (readch) {
      case '\n':                // Ignore new-lines
        break;
      case '\r':                // Return on CR
        rpos = pos;
        pos = 0;                  // Reset position index ready for next time
        return rpos;
      default:
        if (pos < len-1) {
          buffer[pos++] = readch;
          buffer[pos] = 0;
        }
    }
  }
  // No end of line has been found, so return -1.
  return -1;
}

/*
int dummySerial()
// Acts as a dummy JSON serial character generator for debugging
// input: none
// output: preset JSON string
{
  static int pos = 0;
  char json[] = "{\"m\":1,\"c\":12,\"r\":120000,\"cA\":12345}\r{\"m\":2,\"c\":212,\"r\":2120000,\"cA\":212345}\r{\"m\":3,\"c\":212,\"r\":2120000,\"cA\":212345}\n\r";
  if (pos++ >= strlen(json)){
    pos = 0;
  } 
  return json[pos] ;
  
}
*/


/*

void printPulsemeter(int meter)
// prints the Pulsemeter record to serial out
{
  Serial.print("m:");
  Serial.print(meter);
  Serial.print("type:");
  Serial.print(pulseMeters[meter].Type);
  Serial.print(", power: ");
  Serial.print(pulseMeters[meter].PowerW);
  Serial.print(", usage: ");
  Serial.print(pulseMeters[meter].UsageWh);
  Serial.print(", day usage: ");
  Serial.println(pulseMeters[meter].DayUsageWh );
//  Serial.print(", Ca: ");
//  Serial.println(pulseMeters[meter].UsageAccumWh);
}
*/

[MarkV]

Good evening,

After a couple of weeks, again i'm busy with my arduino's, but now i have a rasberry with domoticz near my arduino, so i don't need to send it wireless.
Is there a possibility to connect the master or slave arduino directly to my rasberry and read out the pulse meters???

[mfalkvidd]

With MySensors version 1.6 (currently in development) you can connect the Arduino to the Raspberry Pi's USB port using a FTDI or CH340G. That type of connection is called a serial gateway. Before 1.6, the gateways do not support local sensors.

[MarkV]

So with 1.6 i can install the master software and connect my arduino master directly through usb without the rf24''s? ?

[mfalkvidd]

I am not entirely sure what a master is, but yes, I think you can.

[MarkV]

I meen the master sketch like written above.

I'd want to build a gateway but without the wireless RF part, just connect the master arduino directly through usb to the RasberryPi and readout the measurements.

So in general:

Kwh Meters -- cable --> Slave arduino <-- serial --> Master arduino <-- USB --> RasberryPi

[AWI]

@MarkV If you don't want it to be MySensors enabled and not used the display etc. it's easier to readout the slave with the raspberry. The protocol is a simple Json and if you use a nano for the slave you can connect it with usb..

[MarkV]

Last weeks i'm trying to get it to work but without luck. Could you give a manual on how to get it working with json? What should we do? And how? On my rasberry, on the arduino and in domoticz??

[MarkV]

@AWI
Goodmorning,
I've got a question, are you planning to re-write the script for the main and slave Arduino to the new MySensors 2.0 structuur?

I've also tryed to look on github if there's a page from you, but didn't find it...

[AWI]

@MarkV I updated the sketch for main a few months ago to development (pre-2.0). Also changed it a little for stability and removed the (complicated) JSON library The slave has no MySensors dependency.

[MarkV]

Super.
I've updated everything and it's up and running.
But my Master arduino (UNO clone) gives this readout on the USB port:

0;255;3;0;14;Gateway startup complete.
0;255;3;0;11;AWI-12ChannelPulse
0;255;3;0;12;2.0
0;0;0;0;13;Groep 1
0;1;0;0;13;Groep 2
0;2;0;0;13;Groep 3
0;3;0;0;13;Groep 4
0;4;0;0;13;Groep 5
0;5;0;0;13;Groep 6
0;20;0;0;36;Usage meter LCD
0;20;1;0;47;-
0;255;3;0;1;
0;255;3;0;1;
0;0;1;0;17;0
0;0;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;1;1;0;17;0
0;1;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;2;1;0;17;0
0;2;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;3;1;0;17;0
0;3;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;4;1;0;17;0
0;4;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;5;1;0;17;0
0;5;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;0;1;0;17;0
0;0;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;1;1;0;17;0
0;1;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;2;1;0;17;0
0;2;1;0;18;-0.001
0;20;2;0;47;
0;255;3;0;1;
0;3;1;0;17;0
0;3;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;4;1;0;17;0
0;4;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;5;1;0;17;0
0;5;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;0;1;0;17;0
0;0;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;1;1;0;17;0
0;1;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;2;1;0;17;0
0;2;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;3;1;0;17;0
0;3;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;4;1;0;17;0
0;4;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;5;1;0;17;0
0;5;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;0;1;0;17;0
0;0;1;0;18;-0.001
0;20;2;0;47;
0;255;3;0;1;
0;1;1;0;17;0
0;1;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
0;2;1;0;17;0
0;2;1;0;18;-0.001
0;255;3;0;1;
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0;0;1;0;18;-0.001

Is this correct?
Because Domoticz doesn't change the values.
Also this is not the format, wich is past through in the JSON code from the slave to master duino??

[MarkV]

@AWI
How is it that i get the readings like above? And after a while the sensor also stops with sending data, last connection stays on that time and date.

I've uploaded your github sketch and done a serial readout of the measuring arduino and that one functions proberbly. No faulty low voltage errors etc.

[AWI]

@MarkV Ok, one step at a time.. the output looks like the output of your (serial) gateway. Have you tried to switch on the "Master node" debug Serial.print() statements?

[MarkV]

@AWI
It the serial output from the gateway arduino, wich i've got connected through usb.
I don't have a rotaryswitch connected and yesterday evening i connected a I2c Display just to see if something changes on that.

I noticed one thin, when i check the serial output, the timer on the display is reset. Further more when i stop the serial readout, the counter also stops, like if the hole thing go's into a idle or stop.

I've uncommented the debug informatie wich i could find:

// Handle incoming messages from the MySensors Gateway
void receive(const MyMessage &message) {  // Expect few types of messages from controller, V_VAR1 for messages
  if (message.type==V_TEXT) {
    // if message comes in, update the kWH reading for meter with value since last update
    // Write some debug info
    Serial.print("Last reading for sensor: ");
    Serial.print(message.sensor);                
    Serial.print(", Message: ");
    Serial.println(message.getString());
    if (message.sensor == LCD1_CHILD ) {
      strcpy(lastLCD1, message.getString());  // read payload in LCD string
    }
  }
}

Were could i read this debug information?
At this moment i got my arduino hooked up through usb to my rasberry to see if it keeps sending information.

I also changed all the cables to the meters.

This is how one meter looks like:

And a other one:

All the meters are showing also strange values on the axis.

Sorry for being such a noob at this.. :-S

[AWI]

@MarkV Hi Mark It is a rather complicated sketch, so not easy to debug remote.
You need to connect the master arduino to your USB and check with the serial monitor.
then add some Serial.print() statements starting form where the data is read.

The piece you commented out is where the node should receive information from the controller. I expect you didn't come far enough to set that up.

(as I noticed you are Dutch, we can use the chat function on the forum to get this working...please don't expect immediate answers..)

[MarkV]

@AWI
Goodevening
Oh better, we definitie have to de that. When does it suit you?

Grtz