Bouw een Betrouwbare Arduino Energiemonitor & Datalogger – Stapsgewijze Handleiding

Onderdelen en Benodigdheden

Over dit Project

Deze energiemonitor meet stroom, spanning, vermogen (actief, reactief, schijnbaar), power factor en frequentie van aangesloten apparaten. Data wordt gelogd op een SD-kaart in CSV-formaat voor analyse in Excel. Een drukknop start/stopt het loggen; een LED toont de status. Log-rotatie creëert per sessie een nieuw bestand (DATA00.CSV tot DATA99.CSV).

De Dr. Wattson-breakout (gebaseerd op Microchip MCP39F521) meet geïsoleerd via stroom- en spanningswandelaars – veilig en geïsoleerd van het net. Kalibreerd voor 1mA tot 4A (4000:1 dynamisch bereik).

Opstelling

De Dr. Wattson zit in een acrylbehuizing met IEC-in/uitgang en spade-connectoren. Je stopt de tussenstop in het stopcontact en het apparaat in de tussenstop. De digitale uitgang (I2C) is volledig geïsoleerd van het net.

Schema: Dr. Wattson – Arduino UNO

• SCL → A5 (I2C)
• SDA → A4 (I2C)
• ZCD → Niet gebruikt
• Event → Niet gebruikt
• GND → GND
• VIN → 5V
• 3.3V → 3.3V

SD-kaart (SPI): CLK→13, MISO→12, MOSI→11, CS→10 (hardware CS).
Drukknop: Pin 4, interne pull-up, geïnverteerde logica (Button-bibliotheek van Jack Christensen).
LED: Pin 9 (via 220Ω naar GND).

Sketch Highlights

// Setup
pinMode(LED, OUTPUT);
pinMode(CHIP_SELECT, OUTPUT);
if (!SD.begin(CHIP_SELECT)) { /* error */ }
wattson.begin(); // I2C adres 0x74 standaard

// Nieuwe logbestand kiezen
char filename[] = "DATA00.CSV";
for (uint8_t i = 0; i < 100; i++) {
  filename[4] = i/10 + '0';
  filename[5] = i%10 + '0';
  if (!SD.exists(filename)) break;
}

// Loop
myBtn.read();
if (myBtn.wasReleased()) {
  readData = !readData;
  digitalWrite(LED, readData);
}
if (readData) {
  wattson.read(&data, NULL);
  wattson.convertRawData(&data, &fData);
  unsigned long currentMillis = millis();
  // CSV schrijven: timestamp, currentRMS, activePower, reactivePower, apparentPower
  File dataFile = SD.open(filename, FILE_WRITE);
  if (dataFile) {
    dataFile.print(currentMillis); dataFile.print(",");
    dataFile.print(fData.currentRMS); dataFile.print(",");
    dataFile.print(fData.activePower); dataFile.print(",");
    dataFile.print(fData.reactivePower); dataFile.print(",");
    dataFile.println(fData.apparentPower);
    dataFile.close();
  }
}

Actie & Data-analyse

1. Upload sketch, open seriële monitor (of beter: screen /dev/ttyUSB0 9600 op Linux/Mac voor live updating scherm).
2. Druk knop → LED aan → logging start.
3. Schakel toestel in (bijv. CFL-lamp). Meet opstartpiek en stabilisatie.
4. Druk knop → LED uit → logging stopt.
5. SD-kaart inlezen, CSV openen in Excel, kolomkoppen toevoegen: timestamp, currentRMS, activePower, reactivePower, apparentPower.
6. Grafieken maken: stroom/vermogen over tijd.

Voorbeeldresultaat CFL-lamp (koude start): Stroom piekt op 0.21A, daalt naar 0.18A. Actief vermogen piekt op 17W, daalt naar 14.2W. Na afkoelen en herstart: direct stabiel.

Conclusie & Uitbreidingen

Dr. Wattson maakt kwalitatieve energiedata toegankelijk voor makers. De bibliotheek ondersteunt ook:

• Kalibratieroutines
• Nuldoorgangedetectie (ZCD)
• Event-notificaties (overstroom, oververmogen, spanningsdips/pieken)
• Aanpasbare meetbereiken (via shunt/CT en herkalibratie)
• Meerdere Dr. Wattson-borden op één I2C-bus (adres via solder-jumpers: 0x74-0x77)

Volledige sketch, bibliotheek en voorbeelden op GitHub: upbeatlabs/drwattson.