Ce programme est conçu pour être utilisé avec l'IDE Arduino et/ou d'autres IDE de développement comme VSCode + PlatformIO.
- Utilisation avec Arduino IDE
- Utilisation avec Visual Studio Code
- Aperçu rapide des fichiers
- Documentation de développement
- Étalonnage du routeur
- Configuration du programme
Pour utiliser ce programme avec l'IDE Arduino, vous devez télécharger et installer la dernière version de l'IDE Arduino. Choisissez la version "standard", PAS la version du Microsoft Store. Optez pour la version "Win 10 et plus récent, 64 bits" ou la version "MSI installer".
Comme le code est optimisé avec l'une des dernières normes C++, vous devez modifier un fichier de configuration pour activer C++17. Vous trouverez le fichier 'platform.txt' dans le chemin d'installation de l'IDE Arduino.
Pour Windows, vous trouverez généralement le fichier dans 'C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr' et/ou dans '%LOCALAPPDATA%\Arduino15\packages\arduino\hardware\avr\x.y.z' où 'x.y.z' est la version du package Arduino AVR Boards.
Vous pouvez également exécuter cette commande dans Powershell : Get-Childitem –Path C:\ -Include platform.txt -Recurse -ErrorAction SilentlyContinue. Cela peut prendre quelques secondes/minutes jusqu'à ce que le fichier soit trouvé.
Pour Linux, si vous utilisez le package AppImage, vous trouverez ce fichier dans '~/.arduino15/packages/arduino/hardware/avr/1.8.6'. Vous pouvez exécuter find / -name platform.txt 2>/dev/null au cas où l'emplacement aurait changé.
Pour MacOSX, ce fichier se trouve dans '/Users/[user]/Library/Arduino15/packages/arduino/hardware/avr/1.8.6'.
Ouvrez le fichier dans n'importe quel éditeur de texte (vous aurez besoin des droits d'administrateur) et remplacez le paramètre '-std=gnu++11' par '-std=gnu++17'. C'est tout !
Si votre IDE Arduino était ouvert, veuillez fermer toutes les instances et le rouvrir.
Vous devrez installer des extensions supplémentaires. Les extensions les plus populaires et les plus utilisées pour ce travail sont 'Arduino' et 'Platform IO'.
L'ensemble du projet a été conçu pour être utilisé de façon optimale avec Platform IO.
- Mk2_3phase_RFdatalog_temp.ino : Ce fichier est nécessaire pour l’IDE Arduino
- calibration.h : contient les paramètres d’étalonnage
- config.h : les préférences de l’utilisateur sont stockées ici (affectation des broches, fonctionnalités …)
- config_system.h : constantes système rarement modifiées
- constants.h : quelques constantes — ne pas modifier
- debug.h : Quelques macros pour la sortie série et le débogage
- dualtariff.h : définitions de la fonction double tarif
- ewma_avg.h : fonctions de calcul de moyenne EWMA
- main.cpp : code source principal
- movingAvg.h : code source pour la moyenne glissante
- processing.cpp : code source du moteur de traitement
- processing.h : prototypes de fonctions du moteur de traitement
- Readme.md : ce fichier
- types.h : définitions des types …
- type_traits.h : quelques trucs STL qui ne sont pas encore disponibles dans le paquet avr
- type_traits : contient des patrons STL manquants
- utils_dualtariff.h : code source de la fonctionnalité gestion Heures Creuses
- utils_pins.h : quelques fonctions d'accès direct aux entrées/sorties du micro-contrôleur
- utils_relay.h : code source de la fonctionnalité diversion par relais
- utils_rf.h : code source de la fonction RF
- utils_temp.h : code source de la fonctionnalité Température
- utils.h : fonctions d’aide et trucs divers
- validation.h : validation des paramètres, ce code n’est exécuté qu’au moment de la compilation !
- platformio.ini : paramètres PlatformIO
- inject_sketch_name.py : script d'aide pour PlatformIO
- Doxyfile : paramètre pour Doxygen (documentation du code)
L’utilisateur final ne doit éditer QUE les fichiers calibration.h et config.h.
Vous pouvez commencer à lire la documentation ici 3-phase routeur (en anglais).
Les valeurs d'étalonnage se trouvent dans le fichier calibration.h. Il s'agit de la ligne :
inline constexpr float f_powerCal[NO_OF_PHASES]{ 0.05000F, 0.05000F, 0.05000F };Ces valeurs par défaut doivent être déterminées pour assurer un fonctionnement optimal du routeur.
La configuration d'une fonctionnalité suit généralement deux étapes :
- Activation de la fonctionnalité
- Configuration des paramètres de la fonctionnalité
La cohérence de la configuration est vérifiée lors de la compilation. Par exemple, si une pin est allouée deux fois par erreur, le compilateur générera une erreur.
La première étape consiste à définir le nombre de sorties TRIAC :
inline constexpr uint8_t NO_OF_DUMPLOADS{ 2 };Ensuite, il faudra assigner les pins correspondantes ainsi que l'ordre des priorités au démarrage.
inline constexpr uint8_t physicalLoadPin[NO_OF_DUMPLOADS]{ 5, 7 };
inline constexpr uint8_t loadPrioritiesAtStartup[NO_OF_DUMPLOADS]{ 0, 1 };Les sorties relais tout-ou-rien permettent d'alimenter des appareils qui contiennent de l'électronique (pompe à chaleur …).
Il faudra activer la fonctionnalité comme ceci :
inline constexpr bool RELAY_DIVERSION{ true };Chaque relais nécessite la définition de cinq paramètres :
- le numéro de pin sur laquelle est branché le relais
- le seuil de surplus avant mise en route (par défaut 1000 W)
- le seuil d'import avant arrêt (par défaut 200 W)
- la durée de fonctionnement minimale en minutes (par défaut 5 min)
- la durée d'arrêt minimale en minutes (par défaut 5 min).
Exemple de configuration d'un relais :
inline constexpr RelayEngine relays{ { { 4, 1000, 200, 10, 10 } } };Dans cet exemple, le relais est connecté sur la pin 4, il se déclenchera à partir de 1000 W de surplus, s'arrêtera à partir de 200 W d'import, et a une durée minimale de fonctionnement et d'arrêt de 10 min.
Pour configurer plusieurs relais, listez simplement les configurations de chaque relais :
inline constexpr RelayEngine relays{ { { 4, 1000, 200, 10, 10 },
{ 3, 1500, 250, 5, 15 } } };Les relais sont activés dans l'ordre de la liste, et désactivés dans l'ordre inverse.
Dans tous les cas, les durées minimales de fonctionnement et d'arrêt sont toujours respectées.
Les seuils de surplus et d'import sont calculés en utilisant une moyenne mobile pondérée exponentiellement (EWMA), dans notre cas précis, il s'agit d'une modification d'une moyenne mobile triple exponentiellement pondérée (TEMA).
Par défaut, cette moyenne est calculée sur une fenêtre d'environ 10 min. Vous pouvez ajuster cette durée pour l'adapter à vos besoins.
Il est possible de la rallonger mais aussi de la raccourcir.
Pour des raisons de performances de l'Arduino, la durée choisie sera arrondie à une durée proche qui permettra de faire les calculs sans impacter les performances du routeur.
Si l'utilisateur souhaite plutôt une fenêtre de 15 min, il suffira d'écrire :
inline constexpr RelayEngine relays{ 15_i, { { 3, 1000, 200, 1, 1 } } };Note Attention au suffixe '_i' après le nombre 15 !
Les relais configurés dans le système sont gérés par un système similaire à une machine à états. Chaque seconde, le système augmente la durée de l'état actuel de chaque relais et procède avec tous les relais en fonction de la puissance moyenne actuelle :
- si la puissance moyenne actuelle est supérieure au seuil d'import, elle essaie d'éteindre certains relais.
- si la puissance moyenne actuelle est supérieure au seuil de surplus, elle essaie d'allumer plus de relais.
Les relais sont traités dans l'ordre croissant pour le surplus et dans l'ordre décroissant pour l'importation.
Pour chaque relais, la transition ou le changement d'état est géré de la manière suivante :
- si le relais est OFF et que la puissance moyenne actuelle est inférieure au seuil de surplus, le relais essaie de passer à l'état ON. Cette transition est soumise à la condition que le relais ait été OFF pendant au moins la durée minOFF.
- si le relais est ON et que la puissance moyenne actuelle est supérieure au seuil d'importation, le relais essaie de passer à l'état OFF. Cette transition est soumise à la condition que le relais ait été ON pendant au moins la durée minON.
Un chien de garde, en anglais watchdog, est un circuit électronique ou un logiciel utilisé en électronique numérique pour s'assurer qu'un automate ou un ordinateur ne reste pas bloqué à une étape particulière du traitement qu'il effectue.
Ceci est réalisé à l'aide d'une LED qui clignote à la fréquence de 1 Hz, soit toutes les secondes.
Ainsi, l'utilisateur sait d'une part si son routeur est allumé, et si jamais cette LED ne clignote plus, c'est que l'Arduino s'est bloqué (cas encore jamais rencontré !).
Un simple appui sur le bouton Reset permettra de redémarrage le système sans rien débrancher.
Il faudra activer la fonctionnalité comme ceci :
inline constexpr bool WATCHDOG_PIN_PRESENT{ true };et définir la pin utilisée, dans l'exemple la 9 :
inline constexpr uint8_t watchDogPin{ 9 };Il est possible de brancher un ou plusieurs capteurs de température Dallas DS18B20.
Ces capteurs peuvent servir à des fins informatives ou pour contrôler le mode de fonctionnement forcé.
Pour activer cette fonctionnalité, il faudra procéder différemment selon que l'on utilise l'Arduino IDE ou Visual Studio Code avec l'extension PlatformIO.
Pour activer cette fonctionnalité, la procédure diffère selon que vous utilisez l'Arduino IDE ou Visual Studio Code avec l'extension PlatformIO.
Activez la ligne suivante en supprimant le commentaire :
#define TEMP_ENABLEDSi la bibliothèque OneWire n'est pas installée, installez-la via le menu Outils => Gérer les bibliothèques….
Recherchez "Onewire" et installez "OneWire par Jim Studt, …" en version 2.3.7 ou plus récente.
Sélectionnez la configuration "env:temperature (Mk2_3phase_RFdatalog_temp)".
Pour configurer les capteurs, vous devez entrer leurs adresses.
Utilisez un programme pour scanner les capteurs connectés.
Vous pouvez trouver de tels programmes sur Internet ou parmi les exemples fournis avec l'Arduino IDE.
Il est recommandé de coller une étiquette avec l'adresse de chaque capteur sur son câble.
Entrez les adresses comme suit :
inline constexpr TemperatureSensing temperatureSensing{ 4,
{ { 0x28, 0xBE, 0x41, 0x6B, 0x09, 0x00, 0x00, 0xA4 },
{ 0x28, 0x1B, 0xD7, 0x6A, 0x09, 0x00, 0x00, 0xB7 } } };Le nombre 4 en premier paramètre est la pin que l'utilisateur aura choisi pour le bus OneWire.
Note
Plusieurs capteurs peuvent être branchés sur le même câble.
Sur Internet vous trouverez tous les détails concernant la topologie utilisable avec ce genre de capteurs.
Il est possible de confier la gestion des Heures Creuses au routeur.
Cela permet par exemple de limiter la chauffe en marche forcée afin de ne pas trop chauffer l'eau dans l'optique d'utiliser le surplus le lendemain matin.
Cette limite peut être en durée ou en température (nécessite d'utiliser un capteur de température Dallas DS18B20).
Décâblez la commande du contacteur Jour/Nuit, qui n'est plus nécessaire.
Reliez directement une pin choisie au contact sec du compteur (bornes C1 et C2).
ATTENTION
Il faut relier directement, une paire pin/masse avec les bornes C1/C2 du compteur.
Il NE doit PAS y avoir de 230 V sur ce circuit !
Activez la fonctionnalité comme suit :
inline constexpr bool DUAL_TARIFF{ true };Configurez la pin sur laquelle est relié le compteur :
inline constexpr uint8_t dualTariffPin{ 3 };Configurez la durée en heures de la période d'Heures Creuses (pour l'instant, une seule période est supportée par jour) :
inline constexpr uint8_t ul_OFF_PEAK_DURATION{ 8 };Enfin, on définira les modalités de fonctionnement pendant la période d'Heures Creuses :
inline constexpr pairForceLoad rg_ForceLoad[NO_OF_DUMPLOADS]{ { -3, 2 } };Il est possible de définir une configuration pour chaque charge indépendamment l'une des autres. Le premier paramètre de rg_ForceLoad détermine la temporisation de démarrage par rapport au début ou à la fin des Heures Creuses :
- si le nombre est positif et inférieur à 24, il s'agit du nombre d'heures,
- si le nombre est négatif supérieur à −24, il s'agit du nombre d'heures par rapport à la fin des Heures Creuses
- si le nombre est positif et supérieur à 24, il s'agit du nombre de minutes,
- si le nombre est négatif inférieur à −24, il s'agit du nombre de minutes par rapport à la fin des Heures Creuses
Le deuxième paramètre détermine la durée de la marche forcée :
- si le nombre est inférieur à 24, il s'agit du nombre d'heures,
- si le nombre est supérieur à 24, il s'agit du nombre de minutes.
Exemples pour mieux comprendre (avec début d'HC à 23:00, jusqu'à 7:00 soit 8 h de durée) :
{ -3, 2 }: démarrage 3 heures AVANT la fin de période (à 4 h du matin), pour une durée de 2 h.{ 3, 2 }: démarrage 3 heures APRÈS le début de période (à 2 h du matin), pour une durée de 2 h.{ -150, 2 }: démarrage 150 minutes AVANT la fin de période (à 4:30), pour une durée de 2 h.{ 3, 180 }: démarrage 3 heures APRÈS le début de période (à 2 h du matin), pour une durée de 180 min.
Pour une durée infinie (donc jusqu'à la fin de la période d'HC), utilisez UINT16_MAX comme deuxième paramètre :
{ -3, UINT16_MAX }: démarrage 3 heures AVANT la fin de période (à 4 h du matin) avec marche forcée jusqu'à la fin de période d'HC.
Si votre système est constitué 2 sorties (NO_OF_DUMPLOADS aura alors une valeur de 2), et que vous souhaitez une marche forcée uniquement sur la 2ᵉ sortie, écrivez :
inline constexpr pairForceLoad rg_ForceLoad[NO_OF_DUMPLOADS]{ { 0, 0 },
{ -3, 2 } };La rotation des priorités est utile lors de l'alimentation d'un chauffe-eau triphasé.
Elle permet d'équilibrer la durée de fonctionnement des différentes résistances sur une période prolongée.
Mais elle peut aussi être intéressante si on veut permuter les priorités de deux appareils chaque jour (deux chauffe-eau, …).
Une fois n'est pas coutume, l'activation de cette fonction possède 2 modes :
- automatique, on spécifiera alors
inline constexpr RotationModes PRIORITY_ROTATION{ RotationModes::AUTO };- manuel, on écrira alors
inline constexpr RotationModes PRIORITY_ROTATION{ RotationModes::PIN };En mode automatique, la rotation se fait automatiquement toutes les 24 h.
Em mode manuel, vous devez également définir la pin qui déclenchera la rotation :
inline constexpr uint8_t rotationPin{ 10 };Il est possible de déclencher la marche forcée (certains routeurs appellent cette fonction Boost) via une pin.
On peut y relier un micro-interrupteur, une minuterie (ATTENTION, PAS de 230 V sur cette ligne), ou tout autre contact sec.
Pour activer cette fonctionnalité, utilisez le code suivant :
inline constexpr bool OVERRIDE_PIN_PRESENT{ true };Vous devez également spécifier la pin à laquelle le contact sec est connecté :
inline constexpr uint8_t forcePin{ 11 };Il peut être pratique de désactiver le routage lors d'une absence prolongée.
Cette fonctionnalité est particulièrement utile si la pin de commande est connectée à un contact sec qui peut être contrôlé à distance, par exemple via une routine Alexa ou similaire.
Ainsi, vous pouvez désactiver le routage pendant votre absence et le réactiver un ou deux jours avant votre retour, afin de disposer d'eau chaude (gratuite) à votre arrivée.
Pour activer cette fonctionnalité, utilisez le code suivant :
inline constexpr bool DIVERSION_PIN_PRESENT{ true };Vous devez également spécifier la pin à laquelle le contact sec est connecté :
inline constexpr uint8_t diversionPin{ 12 };doc non finie