Счетчик воды, нужна помощь..

Waguka · 28 Дек 2020

Добрый вечер, я рукожоп.. Сделал счетчик воды с выводом данных на страничку. При работе, особенно при большом расходе воды, счетчик холодной воды убегает вперед, т.е. есть ложные срабатывания. (С горячей водой несколько дней все хорошо, но там и расход меньше). Всю голову сломал. На макетной плате на кнопках все отрабатывает на отлично. Посмотрите свежим взглядом, может будут предположения, почему такое случается?

C++:

//--------------------------------Переменные------------------------------- 
int Cold = 0; //Переменная холодной воды
int Hot = 0; //Переменная горячей воды
int ColdPin = 5; // Пин холодной
int HotPin = 4; // Пин горячей
int MillisHot; //таймер времени обновления горячей воды
int MillisCold; // таймер времени обновления холодной воды
bool PreviousPinCold; //  Последний статус пина холодной воды 
bool PreviousPinHot; //  Последний статус пина горячей воды

//--------------------------------Код счета воды-------------------------------- 
  if (millis() - MillisCold > 500 && digitalRead(ColdPin) == HIGH) { //Если прошло время И текущий сигнал HIGH (кнопка отпущена)
  PreviousPinCold = 1;  // меняем статус флага
}
if (millis() - MillisHot > 500 && digitalRead(HotPin) == HIGH)  { //Если прошло время И текущий сигнал HIGH (кнопка отпущена)
  PreviousPinHot = 1;  // меняем статус флага
}
  if (digitalRead(ColdPin) == LOW && millis() - MillisCold > 500 && PreviousPinCold == 1) { //Если на пине сигнал LOW И время прошло И предыдущий сигнал был 1 (HIGH)
    Cold = Cold + 10; // Увеличиваем счетчик на величину литров тика счетчика
    PreviousPinCold =0; // Устанавливаем флаг состояния в 0 (LOW)
    MillisCold = millis(); // сбрасываем таймер срабатывания
  }
  if (digitalRead(HotPin) == LOW && millis() - MillisHot > 500 && PreviousPinHot == 1) {  //Если на пине сигнал LOW И время прошло И предыдущий сигнал был 1 (HIGH)
     Hot = Hot + 10; // Увеличиваем счетчик на величину литров тика счетчика
    PreviousPinHot =0; // Устанавливаем флаг состояния в 0 (LOW)
    MillisHot = millis(); // сбрасываем таймер срабатывания
  }

Счетчики VALTEC, подключены по релейной схеме в режиме INPUT_PULLUP с резистором на пин 1 кОм.
По паспорту счетчиков, максимальный расход через счетчик 2.5 куба в час (0,69 литров в секунду), срабатывание геркона каждые 10 литров.

При подключении счетчиков пользовался этим: http://www.bizkit.ru/2018/12/21/11181/

Старик Похабыч · 28 Дек 2020

Используйте прерывания все таки.

poty · 29 Дек 2020

@Старик Похабыч, хороший совет дал, но недостаточный. Если счётчик воды убегает, то проблема не с потерей пульсов, а с их избытком, очевидно из-за дребезга контактов. Т.е., первый вариант - подключить контакты счётчика к ардуино через интегрирующую цепочку (RC), либо через триггер Шмитта. Оба "аппаратных" варианта стоят копейки и действуют надёжнее всего.
Если заморачиваться не хочется, то можно воспользоваться многочисленными библиотеками, осуществляющими программный метод избавления от дребезга, хоть и гайверовской кнопочной. Либо самому учесть это в коде, что Вы, похоже, и попытались сделать. Только ошиблись немного:

C++:

//--------------------------------Константы--------------------------------
#define DebounceTime    20    // Время ожидания антидребезга
//--------------------------------Переменные-------------------------------
long Cold = 0;                 // Переменная холодной воды
long Hot = 0;                 // Переменная горячей воды
byte ColdPin = 5;             // Пин холодной
byte HotPin = 4;             // Пин горячей
unsigned long MillisHot;    // Таймер антидребезга горячей воды
unsugned long MillisCold;     // Таймер антидребезга холодной воды
bool PreviousPinCold;         // Последний статус пина холодной воды (true = разомкнуто)
bool SwitchDetectedCold;    // Определён переход между состояниями счётчика холодной воды (true = фронт/срез)
bool PreviousPinHot;         // Последний статус пина горячей воды (true = разомкнуто)
bool SwitchDetectedHot;        // Определён переход между состояниями счётчика горячей воды (true = фронт/срез)

void setup() {
                            // Первичная инициализация переменных
    PreviousPinCold = digitalRead(ColdPin);
    SwitchDetectedCold = false;
    PreviousPinHot = digitalRead(HotPin);
    SwitchDetectedHot = false;
}

void loop() {
    //--------------------------------Код счета воды--------------------------------
    if (SwitchDetectedCold) {
                            // отработка дебоунсинга
        if (millis() - MillisCold >= DebounceTime) {
                            // время ожидания дребезга прошло
            SwitchDetectedCold = false;
                            // новое состояние порта
            PreviousPinCold = digitalRead(ColdPin);
                            // Увеличиваем счетчик на величину литров тика счетчика
            if (!PreviousPinCold) Cold += 10;
        }
    } else if (PreviousPinCold != digitalRead(ColdPin)) {
        SwitchDetectedCold = true;
        MillisCold = millis();
    }
    if (SwitchDetectedHot) {
                            // отработка дебоунсинга
        if (millis() - MillisHot >= DebounceTime) {
                            // время ожидания дребезга прошло
            SwitchDetectedHot = false;
                            // новое состояние порта
            PreviousPinHot = digitalRead(HotPin);
                            // Увеличиваем счетчик на величину литров тика счетчика
            if (!PreviousPinHot) Hot += 10;
        }
    } else if (PreviousPinHot != digitalRead(HotPin)) {
        SwitchDetectedHot = true;
        MillisHot = millis();
    }
}

По хорошему, конечно, нужно записывать в энергонезависимую память хотя бы периодически, чтобы сохранить счётчик между выключениями питания.
И я бы сделал это на С++, было бы гораздо нагляднее.

Старик Похабыч · 29 Дек 2020

@poty, Там по ссылке есть статья, где описано применение прерываний, и достаточно подробно описано аппаратное устранение дребезга. Автор наверняка читал это.

poty · 29 Дек 2020

@Старик Похабыч, согласен. Но, как всегда у начинающих, - надежда, что "минёт чаша сия". Впрочем, о чём говорить про начинающих, если практически всё, что на этом форуме я видел, использует программные методы антидребезга...

Waguka · 4 Янв 2021

Добрый день! Что то новогодние праздники закрутили. Спасибо за ответы.
Я конечно же читал статьи и по дребезгу контактов и там же (если покопаться) есть расчет RC цепи, развод печатной платы и т.д.
poty, попробовал ваш вариант кода, появились пропуски регистрации нажатий.
Попробовал использовать прерывания по Falling, результат не изменился. Собрал обратно на макетной плате с кнопками, сидел их давил и медленно, и быстро, и двойными кликами, на кнопках все отрабатывает отлично, но как только подключаешь к счетчику, все идет не так. Самое плохое, я не вижу в коде ошибку в логике

Что еще можно посмотреть или переделать подключение на аппаратное подавление дребезга через RC цепочку и посмотреть на поведение той же прошивке?

Старик Похабыч · 4 Янв 2021

Может провод взять потолше и покороче от счетчика к ардуино ? И для начала попробовать на макете сделать провод точно такой же как от счетчика к ардуино идет.
Может еще как то сказывается то, что трубы заземелны ?

poty · 4 Янв 2021

Из описания @Waguka, у меня несколько вопросов:
1. Как определили, что идёт пропуск импульсов?
2. Известно ли соотношение замкнутого и разомкнутого состояний геркона? Можно попробовать подключиться обычным тестером в режиме прозвона, чтобы понять, что там на выходе. Если один из импульсов в районе 20мс, то, возможно, антидребезг на предваряющем фронте нужно убрать. Можно также добавить пару светодиодов на выходы Ардуино, отражающих состояние входа.
3. INPUT_PULLUP включен на оба входа? Каким образом? Можно просто рисунок нарисовать как это всё соединено.

Waguka написал(а):
Попробовал использовать прерывания по Falling, результат не изменился.

Вот это не понял. В приведённом скетче нет прерываний.

Waguka · 5 Янв 2021

poty написал(а):
Из описания @Waguka, у меня несколько вопросов:
1. Как определили, что идёт пропуск импульсов?
2. Известно ли соотношение замкнутого и разомкнутого состояний геркона? Можно попробовать подключиться обычным тестером в режиме прозвона, чтобы понять, что там на выходе. Если один из импульсов в районе 20мс, то, возможно, антидребезг на предваряющем фронте нужно убрать. Можно также добавить пару светодиодов на выходы Ардуино, отражающих состояние входа.
3. INPUT_PULLUP включен на оба входа? Каким образом? Можно просто рисунок нарисовать как это всё соединено.

Вот это не понял. В приведённом скетче нет прерываний.

1. Ну это очевидно, после подключения к счетчикам и выставления начальных значений, через некоторое время цифра счетчика ардуино не совпадает с цифрой на счетчике воды.

2. Из паспорта счетчика:

Вес импульса (для счетчиков с импульсным выходом) дм3/имп 10
Максимальный коммутируемый ток мА 100
Максимальное коммутируемое напряжение В 24
Сечение кабеля шт х мм2 4х0,11
Длина кабеля м 1
Длительность импульса с 0,6

По номинальному расходу, можем определить минимальное время между импульсами - 6.9 секунд.
Тестером уже тыкал, замкнутое состояние может продолжаться сколь угодно долго, если воду остановить.

3. Да, INPUT_PULLUP подключен на оба входа, счетчики подключены согласно паспорту по релейной схеме:

Ардуинка подключена через резистор 1кОм, к портам D1 или D2, к одному проводу от счетчика и землей к другому.

p.s. С прерываниями я сюда не выкладывал, просто разнес код счета воды в функции по прерыванию FALLING.

Эдуард Анисимов · 5 Янв 2021

Waguka написал(а):
Ну это очевидно, после подключения к счетчикам и выставления начальных значений, через некоторое время цифра счетчика ардуино не совпадает с цифрой на счетчике воды.

Ни капли не очевидно.
У нас ставятся электросчётчики, которые передают информацию о расходе на центральный пульт.
Так они накручивают на 8% больше, чем домовые счётчики. У нас по этому поводу идёт ужа вал судебных разбирательств.

poty · 5 Янв 2021

Waguka написал(а):
Длительность импульса с 0,6

По номинальному расходу, можем определить минимальное время между импульсами - 6.9 секунд.
Тестером уже тыкал, замкнутое состояние может продолжаться сколь угодно долго, если воду остановить.

ОК! Т.е., Импульс (мин. 0,6с) - это когда замыкается геркон? Между импульсами минимум 6,9 секунд? Это подтверждается мультиметром?
Предлагаю подключить внешние резисторы PULL_UP (от каждого белого провода на +5В, прямо на плате, примерно 3-5кОм). Внутренний резистор в МП слишком велик для длинных проводов, будет собирать помехи, когда геркон разомкнут.

Waguka написал(а):
С прерываниями я сюда не выкладывал, просто разнес код счета воды в функции по прерыванию FALLING.

Ну, значит обсуждать здесь этого кота в мешке бессмысленно.

Waguka · 5 Янв 2021

poty написал(а):
ОК! Т.е., Импульс (мин. 0,6с) - это когда замыкается геркон? Между импульсами минимум 6,9 секунд? Это подтверждается мультиметром?
Предлагаю подключить внешние резисторы PULL_UP (от каждого белого провода на +5В, прямо на плате, примерно 3-5кОм). Внутренний резистор в МП слишком велик для длинных проводов, будет собирать помехи, когда геркон разомкнут.

Ну, значит обсуждать здесь этого кота в мешке бессмысленно.

Длина импульса, это по паспорту счетчика, время на которое замыкается геркон, не представляю как мультиметром подтвердить длину импульса в 0,6 секунды. о_О. Теоретически погрешность всегда будет, зависит от давления в системе водоснабжения. Отклонение в меньшую сторону будут на первых этажах многоэтажных зданий.

Если правильно понял, код будет таким:

C++:

// --------- объявление переменных ---------
volatile int Cold = 0; //Переменная холодной воды
volatile int Hot = 0; //Переменная горячей воды
byte ColdPin = 5; // Пин холодной D1
byte HotPin = 4; // пин горячей D2
volatile unsigned long MillisHot; //таймер обновления горячей воды
volatile unsigned long MillisCold; // таймер обновления холодной воды
volatile bool PreviousPinCold;         // Последний статус пина холодной воды (true = разомкнуто)
volatile bool SwitchDetectedCold;    // Определён переход между состояниями счётчика холодной воды (true = фронт/срез)
volatile bool PreviousPinHot;         // Последний статус пина горячей воды (true = разомкнуто)
volatile bool SwitchDetectedHot;        // Определён переход между состояниями счётчика горячей воды (true = фронт/срез)


void setup(void) {
  // --------- подготовка пинов на вход, схема с подтягивающим резистором---------
  pinMode(ColdPin, INPUT);
  pinMode(HotPin, INPUT);
  // --------- первичная инициализация переменных---------
  PreviousPinCold = digitalRead(ColdPin);
  PreviousPinHot = digitalRead(HotPin);
  SwitchDetectedCold = false;
  SwitchDetectedHot = false;
  // --------- инициализация Прерываний---------
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(HotPin), HotWaterTick, FALLING);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(ColdPin), ColdWaterTick, FALLING);
    
}

void HotWaterTick() {
  if (SwitchDetectedHot) {
    // отработка дебоунсинга
    if (millis() - MillisHot >= 30) {  // время ожидания дребезга прошло  (300мс).
      SwitchDetectedHot = false;   // Флаг переводим в "Кнопка нажата"
      PreviousPinHot = digitalRead(HotPin);   // Записываем новое состояние порта
      if (!PreviousPinHot) Hot += 10; // Увеличиваем счетчик на величину литров тика счетчика
    }
  } else if (PreviousPinHot != digitalRead(HotPin)) { // Если предыдущее состояние порта отличается от текущего
    SwitchDetectedHot = true; // Флаг переводим в "кнопка отпущена"
    MillisHot = millis(); // Устанавливаем время
  }
}

void ColdWaterTick() {
  if (SwitchDetectedCold) {
    // отработка дебоунсинга
    if (millis() - MillisCold >= 30) {  // время ожидания дребезга прошло
      SwitchDetectedCold = false; // Флаг переводим в "Кнопка нажата"
      PreviousPinCold = digitalRead(ColdPin);   // новое состояние порта
      if (!PreviousPinCold) Cold += 10;     // Увеличиваем счетчик на величину литров тика счетчика
    }
  } else if (PreviousPinCold != digitalRead(ColdPin)) {
    SwitchDetectedCold = true; // Флаг переводим в "кнопка отпущена"
    MillisCold = millis(); // Устанавливаем время
  }

И подключаюсь по схеме:

Смог найти только 1кОм резисторы

poty · 5 Янв 2021

Второй раз не улавливаете мысль. В скетче мы пытаемся отловить как фронт импульса, так и срез. Нужно определиться, что является импульсом: замыкание - импульс - размыкание или размыкание - импульс - замыкание? И как-то оценить паузу между импульсами. Я не призываю Вас оценивать длительность, главное, чтобы это было больше 20-30 миллисекунд.
Резисторы пока можно последовательно соединить, сейчас просто нужно эту возможность деструктивного воздействия исключить.

Waguka · 6 Янв 2021

poty написал(а):
Второй раз не улавливаете мысль. В скетче мы пытаемся отловить как фронт импульса, так и срез. Нужно определиться, что является импульсом: замыкание - импульс - размыкание или размыкание - импульс - замыкание? И как-то оценить паузу между импульсами. Я не призываю Вас оценивать длительность, главное, чтобы это было больше 20-30 миллисекунд.
Резисторы пока можно последовательно соединить, сейчас просто нужно эту возможность деструктивного воздействия исключить.

Видимо, я действительно не понимаю.. Физический смысл импульса - замыкание и размыкание геркона и тут все равно что считать. Можно считать количество замыканий, можно количество размыканий, это величины равнозначные, разнесенные по времени. Скважность, период и длительность импульсов в данном случае величины не постоянные, мы можем оперировать только техническими характеристиками из паспорта счетчика, а паспорт говорит, что минимальная длительность импульса 0,6 сек, что намного превышает время дребезга контактов. Именно поэтому в первом варианте скетча я использовал задержки по 500 мс, заведомо выше дребезга, но меньше минимальной длительности импульса.
Постараюсь ~~завтра~~ сегодня все пересобрать и поставить на тестирование.

Старик Похабыч · 6 Янв 2021

Если использовать прерывания, то довольно просто на ардуино сделать и тестовую площадку. К примеру импульсы считаются в прерывании. Вывод кол-ва импульсов идет в сериал с задержкой через миллис в цикле loop. Там же, в цикле loop можно генерировать импульсы, которые будет считать прерывание на любом свободном пине. И тоже их считать. И даже сравнивать можно.

poty · 6 Янв 2021

Да мне кажется проще светодиодами проверить, если такие длительные импульсы. Надо скетч посмотреть, я последний вариант с прерываниями ещё не смотрел.

Waguka · 8 Янв 2021

И снова, здравствуйте!
Скетч не рабочий, я поторопился.
сейчас счетчик подключен через 4кОм подтягивающий резистор.

Результаты тестирования:

Начальное значение счетчика (ардуино и счетчик выставлены одинаково)	100910
Конечное значение счетчика адруино	101680
Конечное значение счетчика на трубе	101360

Должно быть учтено количество импульсов	45
Учтено импульсов ардуино	77
Учтено лишних импульсов ардуино	32

Лог с ардуинки собирал по всем входам в прерывание, получилась табличка такого вида (полная версия во вложении):

Строка	Cold	Показания счетчика.	lastDebounceCold	Время изменения счетчика, мсек.	millis	Время записи в лог, мсек.	Время между входами в прерывание, сек.	Флаг (1 - счетчик менялся, 0- не менялся)	Расход, м3\час
5	Cold	100950	lastDebounceCold	7146218	millis	7146256	92,2	1	0,39
6	Cold	100960	lastDebounceCold	7154523	millis	7154564	8,3	1	4,33
7	Cold	100970	lastDebounceCold	7250297	millis	7250337	95,8	1	0,38
8	Cold	100980	lastDebounceCold	7357568	millis	7357608	107,3	1	0,34

Из лога видно, что задержка для устранения дребезга контактов отрабатывает(вход в прерывание без изменения счетчика Cold, строки 8-9, 14-15 и т.д. ), минимальное время между срабатыванием счетчика = 0,52 сек.
Нам известно время между срабатыванием счетчика и объем воды, который за это время проходит, рассчитываем расход для каждого интервала и сравниваем полученный расход с расходом из паспорта счетчика, таким образом, можем отсечь 25 ложных срабатываний. В таблице (строки 46-66) есть непонятная область, на протяжении 22 секунд геркон колбасило. Есть идеи, чем это может быть вызвано?
Код подсчета воды сейчас простой, debounceDelay =500мс. код взят из статьи:

C++:

void ColdWaterTick() {
  if ((millis() - lastDebounceCold) > debounceDelay) {
    Cold += 10;
    lastDebounceCold = millis();
  }
}

Поиск

Поиск

Счетчик воды, нужна помощь..

Waguka

✩✩✩✩✩✩✩

Старик Похабыч

★★★★★★★

poty

★★★★★★✩

Старик Похабыч

★★★★★★★

poty

★★★★★★✩

Waguka

✩✩✩✩✩✩✩

Старик Похабыч

★★★★★★★

poty

★★★★★★✩

Waguka

✩✩✩✩✩✩✩

Эдуард Анисимов

★★★★★★✩

poty

★★★★★★✩

Waguka

✩✩✩✩✩✩✩

poty

★★★★★★✩

Waguka

✩✩✩✩✩✩✩

Старик Похабыч

★★★★★★★

poty

★★★★★★✩

Waguka

✩✩✩✩✩✩✩

Вложения