Moniteur d'énergie Arduino & Data Logger fiable – Guide complet (Dr. Wattson + carte SD)

Composants

Arduino UNO	1
Carte Dr. Wattson (MCP39F521) – monitoring énergie AC	1
Boîtier de protection pour Dr. Wattson (prise IEC + connecteurs)	1
Module carte MicroSD (Adafruit ou équivalent)	1
LED + résistance 220 Ω	1
Bouton poussoir tactile	1

Principe

Dr. Wattson est une carte de monitoring énergétique basée sur le **MCP39F521** (Microchip), mesurant tension, courant, puissances active/réactive/apparente, facteur de puissance, fréquence secteur. Isolation galvanique par transformateurs → sortie numérique sécurisée. Précalibrée 1 mA – 4 A (ratio dynamique 4000:1).

L'Arduino lit les données via **I2C** (pins A4/A5), les horodate (millis()), et les enregistre en **CSV sur carte SD** à la demande (bouton poussoir). Rotation automatique des fichiers : DATA00.CSV à DATA99.CSV. LED indique l'état d'enregistrement.

Câblage

Dr. Wattson → Arduino UNO (I2C) :

• SCL → A5
• SDA → A4
• GND → GND
• VIN → 5V
• 3,3V → 3,3V (optionnel)
• ZCD, Event → Non utilisés ici

Module MicroSD → Arduino UNO (SPI hardware) :

• CLK → Pin 13
• MISO → Pin 12
• MOSI → Pin 11
• CS → Pin 10

Bouton + LED :

• Bouton → Pin 4 (pull-up interne, logique inversée)
• LED + 220 Ω → Pin 9

Bibliothèques requises

• Wire.h (incluse)
• SD.h (incluse)
• Button.h (Jack Christensen) : GitHub
• UpbeatLabs_MCP39F521.h : GitHub Upbeat Labs

Sketch principal (extrait commenté)

#include <Wire.h>
#include <UpbeatLabs_MCP39F521.h>
#include <SD.h>
#include <Button.h>

#define BUTTON_PIN 4
#define LED_PIN 9
#define CHIP_SELECT 10

Button myBtn(BUTTON_PIN, true, true, 20); // pin, pullup, invert, debounce_ms
UpbeatLabs_MCP39F521 wattson;
bool logging = false;
char filename[] = "DATA00.CSV";

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(CHIP_SELECT, OUTPUT);

  if (!SD.begin(CHIP_SELECT)) {
    Serial.println(F("Erreur carte SD"));
    return;
  }
  wattson.begin(0x74); // Adresse I2C par défaut

  // Trouver premier fichier libre
  for (uint8_t i = 0; i < 100; i++) {
    filename[4] = '0' + i/10;
    filename[5] = '0' + i%10;
    if (!SD.exists(filename)) break;
  }
  Serial.print(F("Fichier actif : ")); Serial.println(filename);
}

void loop() {
  myBtn.read();
  if (myBtn.wasReleased()) {
    logging = !logging;
    digitalWrite(LED_PIN, logging);
  }

  if (logging) {
    UpbeatLabs_MCP39F521_Data raw;
    UpbeatLabs_MCP39F521_FormattedData data;
    if (wattson.read(&raw, NULL) == UpbeatLabs_MCP39F521::SUCCESS) {
      wattson.convertRawData(&raw, &data);
      unsigned long t = millis();

      // Affichage terminal (avec effacement écran via code ANSI)
      Serial.write("\x1B""c");
      Serial.print(F("Courant: ")); Serial.println(data.currentRMS, 4);
      Serial.print(F("Puiss. active: ")); Serial.println(data.activePower, 4);
      Serial.print(F("Puiss. réactive: ")); Serial.println(data.reactivePower, 4);
      Serial.print(F("Puiss. apparente: ")); Serial.println(data.apparentPower, 4);

      // Écriture CSV
      File f = SD.open(filename, FILE_WRITE);
      if (f) {
        f.print(t); f.print(",");
        f.print(data.currentRMS); f.print(",");
        f.print(data.activePower); f.print(",");
        f.print(data.reactivePower); f.print(",");
        f.println(data.apparentPower);
        f.close();
      }
    }
  }
}

Utilisation

1. Branchez Dr. Wattson sur secteur (prise IEC), charge sur la sortie.
2. Alimentez l'Arduino (USB).
3. Ouvrez un terminal série (screen /dev/ttyUSB0 9600 sur Linux/Mac, ou PuTTY/TeraTerm sur Windows) pour voir les valeurs en temps réel.
4. Appuyez sur le bouton → LED s'allume = enregistrement démarré.
5. Allumez la charge, observez le régime transitoire (ex: ampoule fluocompacte 14W : pic 17W → stable 14,2W).
6. Réappuyez sur le bouton → arrêt. Retirez la carte SD.

Analyse dans Excel

Ouvrez le fichier DATAXX.CSV. Ajoutez une ligne d'en-tête :

timestamp, currentRMS, activePower, reactivePower, apparentPower

Créez des graphiques : courant/temps, puissances/temps. Comparez démarrage à froid / chaud, veille, etc.

Fonctions avancées Dr. Wattson (librairie complète)

• Routines d'étalonnage (modifier résistance de charge, recalibrer)
• Détection passage par zéro (ZCD)
• Événements : surintensité, surtension, creux de tension
• Adressage I2C configurable (4 adresses) → plusieurs Dr. Wattson sur un bus

Ressources

• Manuel utilisateur + schémas : GitHub upbeatlabs/drwattson
• Bibliothèques Arduino + Python (Raspberry Pi/BeagleBone)
• Disponible sur Tindie

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