Bouw een Betrouwbare Sigfox kWh Meter met Arduino MKR Fox 1200

Onderdelen en benodigdheden

• Arduino MKR Fox 1200 – 1×
• Breadboard – 1×
• Draadjes – 1×
• CNY70 reflectiesensor – 1×
• Weerstand 221 Ω – 1×
• Weerstand 10 kΩ – 1×
• Weerstand 100 Ω – 1×
• Draaipotentiometer – 1×
• Drukknop 12 mm – 1×
• LED (algemeen) – 1×

Apps en online diensten

• Arduino IDE
• Sigfox Backend
• ThingSpeak API

Over dit project

1) In een notendop

Deze tutorial koppelt een oude inductieve stroommeter (met draaiende schijf met zwarte streep) aan het internet. Elke 120 omwentelingen = 1 kWh. De CNY70 detecteert de zwarte streep.

2) Microcontroller, IoT-netwerk & meer

Arduino MKRFOX1200 met ingebouwde Sigfox (LPWAN, 868 MHz, 140 berichten/dag, 12 bytes payload). Berichten komen in de Sigfox-cloud; via callbacks stuur je ze naar bv. ThingSpeak.

ThingSpeak: IoT-platform voor grafieken. Callback-doel voor Sigfox-berichten.

3) Praktische stappen

1. Aansluiten: Volg het schema. Voeding via USB powerbank of laptop.
2. Code: Upload de bijgeleverde sketch.
3. ThingSpeak kanalen: Maak kanaal 1 (veld: Consumption). Kanaal 2 = analyse op kanaal 1 met MATLAB-code om Wh om te rekenen naar kWh en op te tellen bij stand.
4. Sigfox Callback: Type DATA UPLINK, Channel URL, Custom Payload status::uint:32:little-endian, URL Pattern: https://api.thingspeak.com/update?api_key=WRITE_API_KEY_KANAAL1&field1={customData#status}, HTTP GET.

4) Installatie & logica

Plak CNY70 op het glas van de meter, gecentreerd op de schijf. Dubbelklik op de knop → kalibratie: LED aan bij reflecterend deel, uit bij zwarte streep. Nogmaals knop → actief. Elke 30 minuten wordt verbruik (precisie 25 Wh = 3 omwentelingen) via Sigfox verstuurd.

5) Resultaat

In ThingSpeak zie je een mooi grafiek van je elektriciteitsverbruik.

Code

#include <SigFox.h>
int DIODE = 13, BTN = 12;
uint32_t CONSUMPTION = 0;
boolean SHINE = false, KARDAN = false;
unsigned long i = 0;
int CALC = 0, BTN_NR_OF_PRESS = 0, BTN_state = 0, BTN_prev = 0;

void setup() {
  pinMode(DIODE, OUTPUT); pinMode(BTN, INPUT);
  Serial.begin(9600);
  if (!SigFox.begin()) Serial.println("Sigfox module unavailable.");
}

void loop() {
  int senzor = analogRead(A3);
  BTN_state = digitalRead(BTN);
  if (BTN_state != BTN_prev) {
    if (BTN_state == HIGH) BTN_NR_OF_PRESS++;
  }
  BTN_prev = BTN_state;

  if (BTN_NR_OF_PRESS % 3 == 0) { // kalibratie modus
    digitalWrite(DIODE, (senzor > 300 && senzor < 950) ? HIGH : LOW);
  }

  if (senzor < 1020 && !SHINE) SHINE = true;
  if (senzor > 1020 && SHINE && BTN_NR_OF_PRESS == 4) {
    CALC++; SHINE = false;
  }
  if (CALC % 3 == 0 && CALC != 0 && !KARDAN) {
    KARDAN = true; CONSUMPTION += 25; // 25 Wh per 3 pulsen
  }
  if (CALC % 3 != 0) KARDAN = false;

  if (BTN_NR_OF_PRESS % 4 == 0) { // actieve modus
    digitalWrite(DIODE, LOW);
    if (!SHINE) {
      for (millis(); (millis() - i) > 1800000; ) { // elke 30 min
        i = millis();
        SigFox.debug();
        SigFox.beginPacket();
        SigFox.write(CONSUMPTION);
        SigFox.endPacket();
      }
    }
  }
}

Schema