De slimme meter interface bestaat uit een klein kunststof kastje van  8,5x5,5x3 cm en wordt doormiddel van een kabeltje met aan beide zijden een RJ11 steker 1:1 verbonden met de P1-poort van de slimme meter in de meterkast. Als voeding wordt een 5V-adapter gebruikt met een  mini usb-steker. Deze usb-aansluiting wordt ook gebruikt voor de (WiFi) configuratie van de interface. Verder bevinden zich een drietal led's op het front.  

De slimme meter verstuurd iedere 10 seconden een serieel telegram. Bij het DSMR 4.0 protocol op 115200 Baud. Dit signaal moet vervolgens worden geïnverteerd om een standaard serieel signaal te worden. Elk telegram wordt door een Wifi-module (een WiFly RN-171 module van Roving Networks/Microchip) als udp-pakket verstuurd. Het signaal is ook op TTL-niveau beschikbaar op een jumper om bijvoorbeeld aan te sluiten op een andere interface, in mijn geval een RaspberryPi.

Een groene led geeft de WiFi-status aan. Rustig knipperend als er een verbinding is met een accespoint; snel knipperend als er geen verbinding is. Een blauwe led geeft aan dat er data van de slimme meter binnenkomt en een rode led licht op als de data via WiFi wordt verzonden.

Omdat de unit in de meterkast zal worden geplaatst en zich daar ook vaak de WiFi-router bevindt is er geen externe 2.4GHz-antenne gebruikt maar een PCB-antenne. 

Voordat de interface gebruikt kan worden moet o.a. de SSID en password van het accespoint worden ingegeven. Ook moet er een ip-nummer aan de interface worden gegeven en het ip-nummer van de Controller waar de data naartoe moet worden gezonden. Daartoe moet er tijdelijk een jumper worden geplaatst: 'prog' en de usb-connector worden aangesloten op een PC of notebook.  Als deze configuratie eenmaal is voltooid dan kunnen toekomstige wijzigingen van de settings via het netwerk worden gedaan met het programma PuTTY.

PCB waarbij zoveel als mogelijk smd-componenten zijn toegepast.

Omdat er in de meterkast meestal wel een router of switch beschikbaar is kan er ook worden gekozen voor een interface met netwerkaansluiting (rj45) in plaats van een WiFi-versie. Deze is qua werking vrijwel gelijk aan de eerder beschreven WiFi-uitvoering. Voordeel is de lagere kostprijs. Deze module, op basis van een USR-TCP232-T, is volledig via het netwerk in te stellen doormiddel van speciale configuratie software, die met de module wordt meegeleverd, maar ook via USB. Ook deze interface wordt gevoedt via de USB-aansluiting.

De S€M-Controller is ingebouwd in een aluminium behuizing van 17x10,5x4 cm (fabricaat Monacor, type AH-102/SW bestelnummer: 0333050). Aan de ene zijkant wordt de SD-kaart geplaatst, zijn een viertal status-led's, de 2.4GHz WiFi-antenne en de aan-uit schakelaar aangebracht. Aan de andere zijkant wordt een 7-12V adapter aangesloten. Op het front bevindt zich een blauw, 4x20 LCD met achtergrond verlichting en een drietal druktoetsen. Er kan natuurlijk ook worden gekozen voor een oled-uitvoering (zoals in het Youtube-filmpje). Er is dan geen sprake van achtergrondverlichting. De tekst is dan altijd te zien ook als in het menu#10 'backlight auto' is gekozen.

Zodra de S€M-Controller via WiFi een telegram van de slimme meter ontvangt wordt de data uiteengerafeld en de verschillende meterstanden geanalyseerd. Totalen, saldo's, verhoudingen worden door een PIC berekend (zie de LCD-screenshots boven). Ieder kwartier worden de meest belangrijke parameters op SD-kaart weggeschreven naar een tekstbestand in een komma-gescheiden formaat. Bij stroomuitval blijft de data (dag, maand en jaar) bewaard. De overige data wordt met het eerstvolgend telegram van de meter weer opgehaald. De SD-kaart kan worden verwijderd om de data te bekijken of te bewerken op een PC.

De data voor het led-display wordt door de S€M-Controller als udp-pakket via WiFi verzonden. In het settings-menu wordt bepaald wélke data wordt gedisplayd; dag-saldo elektriciteit en dag-saldo gas. Ook kan de intensiteit van het led-display worden ingesteld; automatisch (past zich aan aan het omgevingslicht) of maximale helderheid. Het actueel opgewekte/afgenomen vermogen wordt altijd getoond. Als er op de S€M-Controller is gekozen om het piep-signaal bij het ontbreken van een WiFi-verbinding uit te schakelen dan geldt dit ook voor het led-display.

Eventueel kunnen de led-displays ook rechtstreeks op de PCB van de S€M-Controller worden aangesloten, bijvoorbeeld als de schakeling in een andere behuizing wordt gebouwd. Hiervoor bevindt zich op de PCB een jumperstrip 'EXT_DISPLAY' (GND, +5V, data,clk en latch).

Een groene led geeft de WiFi-status aan; rustig knipperend als er een verbinding is met een accespoint; snel knipperend als er geen verbinding is. Een blauwe led geeft aan dat er data van de slimme meter binnenkomt en een rode led licht op als de data via WiFi wordt verzonden naar een led-display. Bij SD-kaart activiteit brandt er een rode led. Het is belangrijk dat de SD-kaart dan NIET wordt verwijderd omdat de data dan corrupt kan raken! Het is verstandig om vóór het verwijderen van de SD-kaart het loggen te stoppen (menu #9, toets [B]. Na het terugplaatsen van de SD-kaart moet de kaart eerst weer gecontroleerd worden (menu #9, toets [A]. Hierna kan het loggen weer gestart worden.

Voordat de S€M-Controller gebruikt kan worden moet de SSID en password van het thuisnetwerk worden ingegeven. Ook moet er een ip-nummer aan de interface worden gegeven en het ip-nummer van het Led-display waar de data naartoe moet worden gezonden. Daartoe moet er tijdelijk een jumper worden geplaatst: 'USB' en de usb-connector worden aangesloten op een PC of notebook.  Als deze configuratie eenmaal is voltooid wordt de jumper op 'PIC' gezet en kunnen toekomstige wijzigingen aan de settings van de Controller via het netwerk worden gedaan met een telnet-sessie, bijvoorbeeld met het programma PuTTY.

De schakeling is zelf vanzelfsprekend zeer energiezuinig (< 1 Watt) omdat we immers ons stroomverbruik in de gaten houden! Zo kan ook de achtergrond verlichting van het LCD automatisch doven als er enige tijd geen knoppen worden ingedrukt.

Als de WiFi verbinding wegvalt wordt dit op het LCD getoond en klinkt er (naar keuze) een zacht piepje.

De firmeware voor de S€M-Controller is geschreven in PIC-BASIC. Ik gebruik de Proton BASIC Compiler (versie 3.5.5.4) van Crownhill Associates. Als extra macro library is 'SD_File_system' nodig van Steven Wright!

Er is een firmware-versie beschikbaar voor een 1-fase meter en een versie voor een 3-fasen meter in de Nederlandse en Engelse taal.

Het is belangrijk dat de output van de uit te lezen slimme meter precies gelijk is aan een van beide bovenstaande voorbeelden omdat de software op bepaalde posities in de file de diverse waardes uitleest! De software is alleen getest op bovenstaande slimme meters!

update 01-06-2016:

Er is nu ook een firmware-versie beschikbaar voor een KaifaMA304C 3-fasen meter!

Zie download-sectie. 

PCB waarbij zoveel als mogelijk smd-componenten zijn toegepast.

Het led-display past in een behuizing van 17 x 6 x 4,5 cm. Ik heb deze gemaakt van enkelzijdig printplaat. Aan de zijkant van het led-display zijn 3 led's en een 2.4GHz WiFi-antenne aangebracht.  Een groene led geeft de WiFi-status aan; rustig knipperend als er een verbinding is met een accespoint; snel knipperend als er geen verbinding is. Een blauwe led licht op als er data van de Controller wordt ontvangen en een rode led licht op wanneer de data wordt doorgezonden naar een eventueel volgend led-display.

Er kan worden gekozen voor een automatische regeling van de intensiteit van de leds. Hiervoor is een lichtgevoelige weerstand aanwezig.

Als de WiFi-verbinding wegvalt komt er na enige tijd een melding op het display: 'WiFi?' en klink er een zacht piepje.

Op de PCB van het led-display bevindt zich een mini-usb aansluiting waarmee het display moet worden geconfigureerd voordat het in gebruik kan worden genomen (jumper op 'PROG'). Zo moet o.a. de SSID van het wlan worden ingesteld en het bijbehorende wachtwoord. Als deze configuratie eenmaal is voltooid wordt de jumper op 'NORM' gezet en kunnen toekomstige wijzigingen aan de settings van het led-display via het netwerk worden gedaan met een telnet-sessie, bijvoorbeeld met het programma PuTTY. Op de PCB is een jumper aangebracht waarmee de schakeling in test-mode gezet kan worden en alle led's gaan branden.

Het led-display wordt gevoed door een 7-12V adapter en is uiterst energiezuinig (opgenomen vermogen <1,5Watt). 

Voor de 8x8 matrix leds gebruik ik modules die ik heb besteld bij DealExtreme.  Maar ze zijn ook verkrijgbaar op Ebay bij diverse leveranciers. De PCB is zo ontworpen dat de modules op de PCB worden gestoken (sandwichconstructie). Vervang hiertoe de haakse jumperstrips door rechte uitvoeringen!

 PCB waarbij zoveel als mogelijk smd-componenten zijn toegepast.

Er bestaat ook de mogelijkheid om het led-display te voorzien van speciale stand-alone software. De data van de slimme meter, die via WiFi binnenkomt, wordt door het led-display zélf gedecodeerd en geanalyseerd en niet door de S€M-Controller. Het display toont dan afwisselend het momentele teruggeleverde of afgenomen vermogen, het dag-saldo elektra en naar keuze het dag-gasverbruik. De eerder genoemde jumper op de PCB dient dan als selectie toon wel/geen gasverbruik. Er is ook hier een versie voor een 1 fase meter of een drie fasen mater.

Controleer voordat je begint met het plaatsen van componenten op de PCB of deze past in de sleuven van de Monacor-behuizing. Zo niet, vlak de randen dan zodanig af dat de PCB in de behuizing geschoven kan worden. Bouw de S€M-Controller daarna in delen op en test vervolgens die delen van de schakeling. Dit maakt het foutzoeken eenvoudiger en voorkomt dat je misschien onderdelen opblaast.

Begin met het plaatsen van de USB-connector en meet daarna met een multimeter of alle solderingen gelukt zijn. Dit is namelijk een lastige connector om met de hand te solderen!

Daarna zijn R20 t/m R23, C8, C13, de RxD en TxD-leds, JP1 en IC2 aan de beurt. Als het lastig is om alle pootjes van IC2 netjes te solderen dan kun je ook later met desoldeerlitze het overtollige soldeertin verwijderen.

Zet jumper  JP1. Als je nu de USB-connector verbindt met een PC dan moet je de RxD en TxD leds even kort zien knipperen en moet er een extra compoort in het configuratiescherm van de PC verschijnen. Zo niet, check dan de aansluitingen van de USB-connector en IC2.

Plaats vervolgens D1, de on/off-schakelaar, C2, C10, C11, C12, C15, C17 en C18. Zorg dat de switch in de 'on' positie staat en meet de spanningen op de uitgangen van de spanningsregelaars (respectievelijk 3,3V op IC6 en 5V op IC3).

Soldeer daarna R24 t/m R27 en T2, T3 en de 3-voudige jumperstrip 'mode' en plaats een jumper tussen 1 en 2 'USB'. Verbind de Controller weer met de PC. Start een terminal programma (PuTTY, Hyperterminal o.i.d.) en kies de compoort die zojuist is verschenen. De baudrate is nog niet van belang. Verbind de linkerkant van R25 en R27 tijdelijk met elkaar. Wanneer je nu een karakter intypt op de PC moet je die terug ontvangen! Je hebt namelijk de RX en de TX met elkaar verbonden ná de levelshifter bestaande uit T2 en T3. Je weet nu dat de USB-interface en levelshifter correct werken. Soldeer hierna de overige componenten op de PCB.

De afstand tussen de PCB van de S€M-Controller en het LCD dient 11mm te bedragen. Gebruik hiervoor een 10mm afstandsbussen + opvulringen. De 3 digitast druktoetsen worden op een kleine PCB gesoldeerd. Deze kleine print maakt deel uit van de meterinterface. De afstand tussen hoofd-PCB en druktoets-PCB dient 10mm te zijn.

Weerstand R1 aan pen3 van de PIC hoeft niet gemonteerd te worden. In plaats hiervan moet een verbinding worden gelegd tussen pen 3 van de PIC en de anode van het LCD.

Op deze manier kan de PIC de backlight-verlichting van het LCD schakelen.

Zaag (of knip) eerst het deel van de print waarop de 3 digitast-drukknoppen worden gesoldeerd. Dit kleine printje hoort namelijk bij de Controller en niet bij de meterinterface. Soldeer niet direct alle componenten op de PCB maar bouw de meterinterface in delen op en test vervolgens die afzonderlijke delen van de schakeling.

Begin ook nu met het plaatsen van de USB-connector en controleer ook hier de verbindingen. Daarna zijn R9 t/m R12, C7 t/m C9, de RxD-led (groen) en TxD-led (rood), JP1 en IC2 aan de beurt. Als het lastig is om alle pootjes van IC2 netjes te solderen dan kun je ook later met desoldeerlitze het overtollige soldeertin verwijderen. Als je nu de USB-connector verbindt met een PC dan moet je de RxD en TxD leds even kort zien knipperen en moet er een extra compoort in het configuratiescherm van de PC verschijnen. Zo niet, check dan de aansluitingen van de USB-connector en IC2. 

Plaats T2, T3 en R13 t/m R16. Soldeer de 3-voudige jumperstrip MODE en zet een jumper op 'prog'. Verbind tijdelijk de soldeereilandjes pin #45 en #46 van de WiFi-module met elkaar. 

Sluit de WiFi meterinterface weer aan op PC. Start een terminal programma (PuTTY, Hyperterminal o.i.d.) en kies de compoort die zojuist is verschenen. De baudrate is nog niet van belang. Wanneer je nu een karakter intypt op de PC moet je die terug ontvangen! Je hebt namelijk de RX en de TX met elkaar verbonden ná de levelshifter bestaande uit T2 en T3. Je weet nu dat de USB-interface en levelshifter correct werken. Soldeer hierna de overige componenten op de PCB.

De meterinterface past precies in een behuizing van Hammond, type 1591MBK.

Zaag (of knip) ook hier eerst het deel van de print waarop de 3 digitast-drukknoppen worden gesoldeerd. Dit kleine printje hoort namelijk bij de S€M-Controller en niet bij de meterinterface.  Leg voordat je componenten monteert de PCB op de binnenzijde van het dekseltje van de behuizing en teken de 4 bevestigingsgaten over zodat je weet waar de gaten daarvoor moet boren. Dat heb ik op deze manier ook met de gaten voor de twee 3mm leds gedaan.

Soldeer ook nu niet direct alle componenten op de PCB maar bouw de meterinterface in delen op en test vervolgens die afzonderlijke delen van de schakeling. Begin, net als voorgaande beschrijvingen, met het USB-connector en test de 5V aansluiting. Vergeet vooral de doorverbinding SJ1 niet! Deze doorverbinding moet voor normaal bedrijf gemaakt worden. Alleen als de module via de 'config' jumperstrip wordt geconfigureerd (met een USB naar serial-kabel) moet SJ1 open blijven en de 2-voudige jumper 'CFG' gesloten. Normaal gesproken wordt de module via een tool geprogrammeerd die bij de module hoort. Deze software is ook te vinden onder de downloads. Ik heb daarom de jumper 'CFG' zelf niet gemonteerd omdat deze (haakse jumper) moeilijk te bereiken is onder de module.

Soldeer ook bij dit leddisplay niet direct alle componenten op de PCB maar bouw de PCB in delen op en test vervolgens die afzonderlijke delen van de schakeling.  

Begin ook nu met het plaatsen van de USB-connector en meet daarna met een multimeter of alle solderingen gelukt zijn. Daarna zijn R12 t/m R15, C2, C8, C13, IC2, de RxD-led (groen), TxD-led (rood), IC2 en JP1 aan de beurt. Zet een jumper op JP1. Als je nu de USB-connector verbindt met een PC dan moet je de RxD en TxD leds even kort zien knipperen en moet er een extra compoort in het configuratiescherm van de PC verschijnen. Zo niet check dan de aansluitingen van de USB-connector en IC2.

Plaats vervolgens D1, C10, C11, C12, C15, C17 en C18.  Meet de spanningen op de uitgangen van de spanningsregelaars (respectievelijk 3,3V op IC7 en 5V op IC3).

Soldeer daarna R21 t/m R24 en Q2, Q3 en de 3-voudige jumperstrip 'mode' en plaats een jumper tussen 1 en 2 ('PROG'). Verbind de Controller weer met de PC. Start een terminal programma (Putty, Hyperterminal o.i.d.) en kies de compoort die zojuist is verschenen. De baudrate is nog niet van belang. Verbind de linkerkant van R22 en R23 tijdelijk met elkaar. Wanneer je nu een karakter intypt op de PC moet je die terug ontvangen! Je hebt namelijk de RX en de TX met elkaar verbonden ná de levelshifter bestaande uit Q2 en Q3. Je weet nu dat de USB-interface en levelshifter correct werken. Soldeer hierna de overige componenten op de PCB.

Zoals eerder vermeld kan er worden gekozen voor standalone-firmware (het led-display decodeert dan zelf de data van de slimmemeter) of voor een versie waarbij het led-display een slave is van de S€M-Controller. Indien voor de standalone versie wordt gekozen dan dient de jumper op 'spare switch' voor de selectie toon wel/geen dag-gasverbruik. In de slave-versie is het een 'led-test jumper'; indien er een jumper is geplaatst zullen alle leds op alle displays gaan branden (led-test).

Nadat alle componenten zijn geplaatst en er communicatie is tussen PC en de diverse modules moeten deze worden geconfigureerd zodat deze met elkaar kunnen communiceren.

In de download-sectie zijn hiervoor een aantal PDF-documenten beschikbaar waar e.e.a. stap voor stap wordt uitgelegd.

Mocht je naar aanleiding van bovenstaande interesse hebben en misschien zelf willen (na)bouwen neem dan contact op. Ik kan geprogrammeerde PIC's en PCB's (WiFi-meterinterface) leveren. Of misschien zie je zelf bouwen niet (helemaal) zitten: ik kan ook gemonteerde en geteste printplaten leveren. Contact opnemen kan via het contactformulier bovenaan op deze website of via een e-mail aan jptap apestaart ziggo punt nl