基于ESP32的用电器状态监测系统设计
基于ESP32开发micropython的入门心得
基于ESP32开发micropython的入门心得ESP32是一款功能强大的微控制器，具有Wi-Fi和蓝牙连接功能，适用于各种物联网应用。
作为ESP32的Micropython开发者，我深刻体会到了其易用性和强大的功能。
在开始使用ESP32之前，你需要准备一些必要的工具和材料，包括开发板、USB转串口模块、USB数据线、Micro USB电源、电阻和杜邦线等。
首先，你需要安装MicroPython编译器和开发环境。
在安装完成后，你可以通过串口连接到ESP32开发板，然后使用MicroPython语言进行编程。
下面是一个简单的示例程序，用于演示ESP32的GPIO功能。
该程序将GPIO2配置为输出引脚，然后将其设置为高电平：这个程序首先导入了machine模块，该模块提供了对ESP32硬件的访问。
然后，它创建了一个GPIO对象，并将其配置为输出引脚。
接下来，它将GPIO 设置为高电平，并等待1秒钟。
最后，它将GPIO设置为低电平。
除了GPIO功能之外，ESP32还具有许多其他功能，例如Wi-Fi连接、蓝牙连接、传感器和执行器驱动等。
你可以使用MicroPython语言编写各种应用程序，例如智能家居控制、物联网设备监测等。
使用MicroPython编写的ESP32 Wi-Fi连接的例程：在上面的代码中，我们首先导入了network模块，该模块提供了对ESP32网络功能的访问。
然后，我们设置了要连接的Wi-Fi网络的名称和密码。
接下来，我们初始化Wi-Fi模块，并将其设置为STA模式。
然后，我们使用wlan.connect()方法连接Wi-Fi网络。
在连接过程中，我们使用一个循环来不断检查连接状态，直到连接成功为止。
最后，我们使用wlan.ifconfig()方法获取Wi-Fi连接信息，包括SSID和密码。
使用MicroPython编写的ESP32蓝牙连接的例程：在上面的代码中，我们首先导入了bluetooth模块，该模块提供了对ESP32蓝牙功能的访问。
基于ESP32平台和MQTT协议的远程控制系统设计
基于ESP32平台和MQTT协议的远程控制系统设计作者：王浩来源：《软件工程》2020年第08期摘要：随着工业互联网的快速发展，智能化远程控制成为现代工业发展的必然趋势，目前主流的基于TCP/IP网络连接方式是一种MQTT通信协议，它可以通过发布和订阅方式进行数据双向通信，是面向物联网远程通信的轻量级连接协议。
本文设计一种基于MQTT通信协议在ESP32硬件平台上的远程控制设计方案，利用Python语言编程实现远程控制功能，并通过MQTT通信协议方式实现远程控制风扇。
实验结果表明：该系统数据通信稳定和可靠性强，具有一定的应用前景。
关键词：ESP32;MQTT;Python中图分类号：TP323 文献标识码：AAbstract： With the fast development of the industrial Internet， intelligent remote control has become the inevitable trend of the modern industry development. At present， the main TCP/ IP-based network connection mode is an MQTT （Message Queuing Telemetry Transport）communication protocol. As a lightweight connection protocol for Internet of Things telecommunication， it allows two-way data communication via publishing and subscription. This paper designs a remote control plan on the ESP32 hardware platform based on MQTT communication protocol. It uses Python as the programming language to realize remote control and remote control fans through MQTT communication protocol. The experiment result shows that the data communication of this system is stable with higher reliability， and has a certain application prospect.Keywords： ESP32; MQTT; Python1 引言（Introduction）隨着工业互联网技术和无线网络通信技术的迅速发展，智能制造产业对远程智能化控制工业设备的开发和应用不断加大力度，使得对工业嵌入式设备和PC端之间相互通信提出了更高的要求，如果采用原始的socket网络通信，并不能保障数据通信可以准确到达接收方，同时数据的可靠性和实时性也会有一定的影响[1]。
基于STM32的单相用电器分析监控装置的设计与实现
基于STM32的单相用电器分析监控装置的设计与实现一、引言随着人们对能源的需求不断增长，对电能的高效利用和监控也变得越来越重要。
单相用电器是家庭中常见的用电设备，对其进行分析和监控可以帮助用户了解用电情况并采取相应的能源节约措施。
本文基于STM32单片机设计了一种单相用电器分析监控装置，主要包括硬件系统设计和软件系统设计两个方面。
二、硬件系统设计1.系统框架设计本系统的硬件框架主要由STM32单片机、电流传感器、电压采样电路、通信模块和显示模块等组成。
其中，STM32单片机作为控制核心，通过电流传感器和电压采样电路获取用电器的电流和电压信号，并通过通信模块将数据传输给上位机进行分析和显示。
显示模块可以实时显示用电器的电流、电压、功率等信息。
2.电流传感器设计电流传感器用于测量用电器的电流并输出相应的电压信号。
常用的电流传感器有霍尔传感器和互感器等，本系统选择互感器作为电流传感器。
互感器通过测量电流在线圈上产生的磁感应强度来获取电流的大小。
3.电压采样电路设计电压采样电路用于测量用电器的电压并输出相应的电压信号。
电压采样电路一般由电阻和电容等组成，通过对电压进行采样，可以得到电压的大小。
4.通信模块设计通信模块用于将获取的用电数据传输给上位机进行分析和显示。
本系统选择无线通信模块进行数据传输，常用的无线通信模块有Wi-Fi、蓝牙和LoRa等，可以根据具体需求选择合适的通信模块。
5.显示模块设计显示模块用于实时显示用电器的电流、电压、功率等信息。
常见的显示模块有LCD屏幕和LED灯等，可以根据实际需要选择合适的显示模块。
三、软件系统设计1.系统初始化在系统初始化阶段，首先进行STM32单片机外设的初始化，包括电流传感器和电压采样电路的配置，通信模块和显示模块的初始化设置。
2.电流和电压采样在电流和电压采样过程中，通过互感器和电压采样电路读取电流和电压的值，并进行相应的处理。
可以使用STM32内置的ADC模块进行模拟电压和电流的采样。
基于ESP32的家庭智能监控系统
基于ESP32的家庭智能监控系统作者：唐少勋刘尔健来源：《现代信息科技》2024年第11期摘要：在物聯网融入人们生活的时代下，对自家物品的保护成了人民越来越关心的话题。
而目前使用较为广泛的专业监控，已不能满足当前人们的需求。
因此设计一种基于ESP32的家庭智能监控系统，采用低功耗MQTT协议无线通信，通过上位机控制智能监控组网和执行拍照，将监控工作智能化，能为人民生活带来便利，具有良好的发展前景。
关键词：家庭监控；MQTT协议；HTTP协议中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2024）11-0182-05Home Intelligent Monitoring System Based on ESP32TANG Shaoxun， LIU Erjian（School of Electronic Engineering and Automation， Guilin University of Electronic Technology， Guilin 541004， China）Abstract： In the era of integrating the Internet of Things into people's lives， the protection of one's own belongings has become a topic of increasing concern for the people. However， the widely used professional monitoring currently cannot meet people's needs. Therefore， a home intelligent monitoring system based on ESP32 is designed， which adopts low-power MQTT protocol wireless communication. By controlling the intelligent monitoring networking and taking photos through the upper computer， the monitoring work can be intelligentized， which can bring convenience to people's lives and has a good development prospect.Keywords： home monitoring; MQTT protocol; HTTP protocol0 引言近年来，随着人们生活水平的逐渐提高，对自家物品的保护成了人民越来越关心的话题。
基于STM32的电机实时状态监测系统设计
基于STM32的电机实时状态监测系统设计
房丽媛;张妍;雷千龙;王毅鹏
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2024(37)1
【摘要】针对电机发生故障无法精准定位这一问题,设计一款基于STM32F407的电机状态监测系统。
首先,系统利用加速度传感器ADXL345与温度传感器
DS18B20采集振动信号和温度信号;其次,将预处理后的数据通过快速傅里叶变换得到相应的频域数据;最后,将全部数据通过串口传输到屏幕上进行显示。
实验结果表明:系统具有良好的实用性,不仅能够实时采集电机运行状态,还能将数据以直观的形式显示,以便工作人员随时查看。
【总页数】4页(P159-161)
【作者】房丽媛;张妍;雷千龙;王毅鹏
【作者单位】西安工程大学电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
【相关文献】
1.基于STM32可穿戴实时监测保护系统设计
2.基于STM32的步进电机运动状态闭环检测系统设计
3.基于stm32的步进电机实时监测系统设计
4.基于STM32的无线多点螺栓力值实时监测报警系统设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ESP32的DC-DC开关电源设计附源程序
基于ESP32的DC-DC开关电源设计附源
程序
概述
本文介绍了一种基于ESP32开发板的DC-DC开关电源设计，
这种设计可以用于将输入电压转换为更低的电压以供电子设备使用。
本设计使用了XL4016E1作为升压转换器，具有高效率和较低的开
关功率损耗。
文章还包括附带的源码，支持读者进行进一步的开发
和改进。
设计原理
本设计使用了ESP32作为微控制器，用于控制升压转换器的开关管。
升压转换器采用了XL4016E1，作为DC-DC开关电源的核
心元器件。
整个电路的设计采用了贴片技术，减小了电路板面积和
线路长度，提高了稳定性和可靠性。
除了升压转换器外，电路板上
还有电压检测电路、输出端滤波电路和保护电路等部分。
源码分析
附带的源码包括了开关管控制程序以及电压测量程序。
其中，
开关管控制程序利用了ESP32的GPIO口实现了对开关管的控制，
控制开关管的通断，从而控制升压转换器的输出电压。
电压测量程序包括了ESP32内置ADC的调用，可以实现对输入电压和输出电压的测量。
整个源码结构清晰，逻辑简单明了，易于理解。
总结
基于ESP32的DC-DC开关电源设计具有体积小、效率高、可靠性好的特点，并且具有良好的开发可扩展性。
附带的源码方便了读者进行进一步的学习和改进。
这种电源设计可以广泛应用于各种电子设备，例如IoT设备、便携式电子产品等。
基于STM32的工业设备状态无线监控系统的设计
2、3无线通信模块
2、3无线通信模块
无线通信模块是实现数据无线传输的关键，本系统中我们选用了ESP826612E芯片作为无线通信模块的核心。该芯片支持串口通信，可以通过AT指令进行 配置，非常适合于STM32主控模块进行数据传输。
4、系统测试与结果分析
4、系统测试与结果分析
我们对本系统进行了长时间、大规模的测试，将系统部署到某工业现场进行 实际运行。测试结果表明，本系统能够实时、准确地监测工业设备的状态数据， 无线通信稳定可靠，上位机界面友好清晰，各项指标均达到了设计要求。本系统 的设计成功地解决了工业设备状态实时监测的难题，具有较高的实用价值和市场 前景。
三、系统软件设计
三、系统软件设计
1、系统初始化：初始化STM32微控制器、传感器、无线通信模块和GPS模块。 2、数据采集：通过传感器模块采集车辆的速度、温度和湿度数据，通过GPS 模块获取车辆的位置信息。
三、系统软件设计
3、数据处理：STM32微控制器对采集的数据进行处理，如计算速度、计算温 度和湿度等。
2、系统硬件设计
21、1数据采集模块
21、1数据采集模块
数据采集模块主要由各类传感器和信号调理电路组成，根据需要采集工业设 备的状态数据。本系统中，我们采用了温度传感器、压力传感器和液位传感器， 分别对工业设备的温度、压力和液位进行实时监测。
2、2 STM32主控模块
2、2 STM32主控模块
一、系统总体设计
2、传感器模块：用于采集车辆的运行状态数据，如速度、温度、湿度等。 3、无线通信模块：采用蓝牙或Wi-Fi等无线通信技术，将采集的数据传输到 远程监控中心。
基于ESP32的电子秤系统设计
基于ESP32的电子秤系统设计作者：李嘉明冯建廖明华徐操喜来源：《电脑知识与技术》2021年第12期摘要：设计了一种基于ESP32的电子秤系统，通过HX711模块对称重传感器输出的重量信号进行高精度的模数转换，转换后的数字信号供主控芯片ESP32处理，ESP32将称重数据输出到OLED屏上显示，同时上传至OneNet云平台，实现每次称重数据的自动记录，在需要统计物料出库情况的应用领域，具有一定的实用及推广价值。
关键词：电子秤;ESP32;OLED;OneNet;物料出库中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2021）12-0216-041 背景电子秤以嵌入式芯片作为主控系统，具有测量精度高、测量速度快、可靠性强、应用面广等一系列优点[1-2]，逐渐取代了传统的杆秤，广泛应用于各种商贸活动中[3-5]。
然而，目前市面上常用的电子秤不具备自动记录称重数据的功能，无法自动保存从仓库领取物料的多少，只能通过人工手动记录称重后显示的数值。
相对于电子秤自动保存测量称重数值，人工记录的方式比较容易出错，并且不符合智能化的要求。
针对上述问题，结合传感器技术、嵌入式技术、信息通信技术、云技术，采用MicroPython编写主控程序，设计一款基于ESP32的电子秤系统。
通过对称重物重量的测量、模数转换、数据上传，完成每次称重数据自动接入中国移动的OneNet物联网云平台，包括所称物料的重量以及出库时间，相关的仓库管理人员可以登录OneNet云平台查看每次上传的称重数据，非常直观便捷地掌握某物料的领用情况，整个过程无需人工进行数据记录。
本系统对于现有的电子秤產品的改进具有一定的参考价值。
2 系统方案设计基于ESP32的电子秤系统主要包括称重传感器、HX711模块、按键模块、ESP32主控模块、OLED显示屏模块，系统框图如图1所示。
本系统上电后进入网络连接模式，根据预设的WiFi账号和密码，接入本地的无线网络，网络连接成功后进入称重模式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《工业控制计算机》2019年第32卷第6期
基于ESP32的用电器状态监测系统设计∗
季坚莞
陈
淼
陈渭力(浙江理工大学科技与艺术学院,浙江绍兴312369)
Design of Appliance Status Monitoring System Based on ESP32摘要:该用电器状态监测系统的主控采用ESP32,由电参数转换模块、存储模块、显示模块和电源模块等组成。
通过ATT7053测量用电器工作时的高动态范围的有功功率、无功功率、瞬时电流、瞬时电压、功率因素等电参数,据此建立电器特征表。
利用识别算法检测单相用电器的组合种类与工作状态,然后发送数据至移动端远程监测。
关键词:ESP32,有功功率,特征参数,ATT7053
Abstract 押The appliance status monitoring system is mainly controlled by ESP32熏which is composed of electrical parameter conversion module熏storage module熏display module and power module.The electrical characteristic table is established by mea⁃suring the instantaneous current熏instantaneous voltage熏active power熏power factor and other electrical parameters in the high dy⁃namic range when the electrical apparatus is working by ATT7053.The recognition algorithm is used to detect the combination type and working state of single-phase appliances熏and then the data is sent to the mobile terminal for remote monitoring.
Keywords 押ESP32熏active power熏characteristic parameter熏ATT7053
∗浙江理工大学科技与艺术学院科研项目研究成果(项目编号:KY2017018);浙江省实验室工作研究项目(YB201745);浙江省十三五特色专业电子信息工程项目(zjstszy1701)
用电监测是实现智能用电、安全用电的重要途径,随着物联网技术和大数据技术的飞速发展,用电器的状态分析和监控也得到了高速发展[1]。
用电器状态识别的研究可分为侵入式电器状态识别和非侵入式状态识别,分别在电力入口处采集信号和在插座等家庭内部采集信号。
侵入式电器监测在监测多个用电设备时,具有成本高、维护与管理不方便等弊端。
而非侵入式用电器状态识别方法大多采用机器学习方法来进行研究,具有较低的硬件要求[2]。
该单相用电分析系统采用非侵入式监测,具备学习模式和监测模式,通过分析一条线路上的电特征参数判断用电器的类别和工作模式。
在学习模式中,系统检测用电器在不同组合下的各电气特征参数值建立特征表。
在监测模式中,系统实时判别当前线路上的电器种类和工作状态。
本设计采用基于欧氏距离的监督式学习方法,选取有功功率和无功功率作为特征参数值建立识别模型[3]。
该设计由主控模块、电参数测量模块、电源模块等组成。
通过在线测量的方式获取线路上的电参数信息,通过学习存储电器特征参数,然后在监测模式中判别电器及其工作状态并上传无线终端。
该装置在测量小电流小电压的情况下,较互感器方案消除了相位误差的问题。
ATT7053模块支持8000押1的动态范围,使测量小电流的精度达到1mA 。
1电路分析
系统的整体设计框图如图1所示。
整体系统由5部分构成,
模块一:电参数检测模块。
通过19bit Sigma-Delta ADC 测量总线上的有功功率和无功功率等电参数,通过SPI 通讯方式与主控模块通信;模块二:主控模块。
负责数据处理和数据传输,通过算法判别总线上的电器类型和状态;模块三:存储模块。
该模块负责电器特征量和组合方式表等数据的存储;模块四:供电电源,给予所有电路工作电源;模块五:存储模块,存储学习模式
中
图1系统整
体设计框图
图2取样电
路
图3
ATT7053电参数测量模块电路图
147
基于ESP32的用电器状态监测系统设计
(上接第146页)
(3)仿真运行及分析
为直观地让学生能理解三相桥式逆变电路的工作原理,可通过PLOT窗口查看逆变电路的直流侧的直流侧母线电压Edc 波形、交流侧的三相电流(Ian、Ibn、Icn)与三相电压(Ean、Ebn、Ecn)波形,其中图2为直流侧母线电压仿真波形Edc波形图,图3为交流侧的三相电流与电压波形。
由图2可知,验证了当外部负载变化时三相桥式逆变电路直流侧母线电压始终保持不变、交流侧输出电流与电压随负载变化而变化的工作特性。
3结束语
通过三相桥式逆变电路在电池储能系统充放电控制应用中的建模与仿真结果分析,不仅能使学生掌握在PSCAD/EMTDC 环境下搭建系统仿真模型的能力,更能让学生了解通过简单参数设置便可实现复杂变换电路的设计与控制,从而使复杂的电路拓扑解析与波形分析变得更加直观生动,将抽象的理论教学变得简洁、直观。
同时,将理论知识与当前科研前沿课题相结合,不仅有利于学生理解与掌握理论知识,也激发了学生的学习积极性,提高学生分析问题、解决问题的实践能力,较好地提高了教学效果。
参考文献
[1]杨延菊,徐勇刚.基于MATLAB的电力电子技术课程教学中的应用[J].科技视界,2018(5):171-172
[2]陈荣,王永军.新工科背景下电力电子技术仿真教学的实践探索[J].
教育现代化,2018,5(49):226-228
[3]李明.风电孤网中功率调节器的研究[D].上海:上海交通大学,2011
[收稿日期:2019.4.3]
检测的不同电器组合下的电参数特征值。
1.1电参数测量电路的设计
电参数测量电路如图3所示,采用ATT7053高精度单相多功能计量芯片。
利用在线测量的方式测量线路上的电流、电压、有功功率、功率因数等信息[4]。
如图2所示,电压取样采用精密电阻分压后输入通道3,电流采样使用锰铜片取样送入通道2。
1.2电源模块的设计
电源模块如图4所示,采用AC-DC电源芯片HE05P15LRN。
可输出+5V电压,输出电流可达2A。
电源具备高达86%的效率、低于35mVpp的纹波噪声和低于0.1W的超低空载功耗。
2程序设计
2.1特征学习
特征学习需要大量的样本的特征[3],本设计选用负载稳定状态下的有功功率和无功功率两个参数作为特征值,建立一个
特征数据表。
在学习过程中,通过电能计量芯片采集电源线上的有功功率和无功功率,得到电器的稳态值并储存。
2.2识别算法
采用基于欧氏距离的匹配算法,其对存储性能要求不高,即使采用三维特征识别,存储的特征参数也很少[5]。
d=(P-P′)+(Q-Q′)
√(1)如公式(1)所示,数据都已作归一化处理,P代表待识别电器有功功率,P′代表样本有功功率,Q是待识别电器无功功率, Q′是样本无功功率。
相似度c可通过公式(2)来计算: c=1/(1+d)(2)接着对标准数据库内数据进行最大近似度查询,相似度最大且大于阈值的判定为对应的用电器组合。
3测试方案及结果
学习模式下记录接入的7种不同的用电器特征值如表1所示。
通过测试,该系统能够准确地识别出各电器的工作状态,且在大电流电器接入时,能够识别出小电流电器。
表1用电器特征参数
4结束语
该设计使用集成MCU的Wi-Fi芯片、电参数采集模块和电源模块等,实现了单相用电设备的学习与监测功能。
设计中采用在线测量的方法,较互感器取样消除了相位误差的问题,使测量的精确度有了很大的改善,装置性能更加出色。
参考文献
[1]黄兢业.低压(智能)电器新型标准体系探讨[J].电器与能效管理技
术,2016(10):61-65
[2]冯晓伟.基于智能插座的电器状态监测系统的设计与实现[D].天津:
天津大学,2016:4-10
[3]赵云,钱斌,王科,等.基于特征相似度的非侵入式用电负荷识别模型
研究[J].电气应用,2015,34(S1):199-203
[4]陈辉,楼喜中,顾孝仁.基于ATT7053AU和PIC单片机采集终端的
设计[J].电气应用,2017,36(3):36-40
[5]苏诗荐,章杰,程树英,等.基于变权欧氏距离的学习型智能插座设计[J].福州大学学报(自然科学版),2015(2):188-193
[收稿日期:2019.3.29
]
图4电源模块电路
图
图3逆变电路交流侧三相电压与电流148。