Sådan bygger du en DIY-husholdningsenergimonitor ved hjælp af ESP8266

Et IoT (Internet of Things) baseret smart energiovervågningssystem giver dig mulighed for at spore energiforbrug i dit hjem eller kontor i realtid. Systemet indsamler dataene i logfiler og viser dem på en meningsfuld måde, som du kan bruge yderligere til at udføre handlinger, som f.eks. advare eller sende meddelelser på din smartphone eller Alexa/Google Assistant for højt strømforbrug, eller når energiforbruget når en vis Grænseværdi. Derudover hjælper det dig også med at spare strøm og forhindre spild.

I denne guide lærer du at bygge en smart energiovervågningsenhed eller smart elmåler fra bunden ved hjælp af et ESP8266-modul, som f.eks. NodeMCU, ESP32, eller D1 Mini, og SCT013—en ikke-invasiv AC-strømsensor.

Ting du skal bruge

For at bygge denne smarte energiovervågningsenhed har du brug for følgende,

• En NodeMCU, D1 Mini eller ESP32 mikrocontroller. Til dette projekt har vi brugt NodeMCU (ESP8266).
• En SCT013 30A 1V ikke-invasiv AC-strømklemmesensor. Du kan også bruge en 5A 1V, 10A 1V, 15A 1V, 20A 1V, 50A 1V eller 100A 1V-klassificeret SCT013-sensor efter dit behov.
instagram viewer
• MicroUSB kabel
• Et almindeligt PCB
• En 10µf 16V kondensator
• To 10K modstande (1/4 watt)
• En 33 Ohm modstand (1/4 watt)

Dette gør-det-selv-projekt involverer AC-spænding/strøm, som er dødeligt. Hvis du ikke er erfaren, så stop lige her eller fortsæt på eget ansvar.

Trin til at bygge en smart energiovervågningsenhed

Nedenfor er de trin, du kan følge for at bygge en IoT-baseret smart energiovervågningsenhed til at spore strømforbruget.

Trin 1: Installer og opsæt Home Assistant

Følg vores tidligere gør-det-selv-guide til installere og opsætte hjemmeassistent på Raspberry Pi. Hvis du ikke har en Raspberry Pi, kan du også bruge din gamle bærbare computer. Den bærbare computer vil dog have et større energifodaftryk og forbruge mere strøm end Raspberry Pi 3 eller Raspberry Pi 4.

Trin 2: Installer ESPHome-tilføjelse i Home Assistant (HA)

ESPHome er en tilføjelse tilgængelig i Home Assistant, som vil blive brugt til at skabe brugerdefineret firmware og flashe den på ESP32, NodeMCU eller D1Mini mikrocontroller. Følg disse trin for at installere ESPHome-tilføjelsen i HA.

I Hjemmeassistent, gå til Konfiguration og klik på Tilføjelser, sikkerhedskopier og supervisor.

Klik Tilføjelsesbutik.

Skriv i søgefeltet ESPHome og klik derefter på ESPHome anført under Home Assistant Community-tilføjelser.

Klik Installere.

Dette vil installere ESPHome Dashboard i din Home Assistant. Efter installationen skal du klikke Start.

Aktiver også Vagthund, Automatisk opdatering, og Vis i sidebjælken. Klik derefter Åbn Web UI for at starte ESPHome Dashboard.

Klik +Ny enhed > Blive ved.

Indtast navnet på konfigurationen, som f.eks smart-strømmåler, og klik Næste.

Vælg ESP32 til ESP32 MCU eller ESP8266, hvis du bruger D1 Mini eller NodeMCU, og klik Næste.

Klik Springe.

Find det nyoprettede projekt, og klik Redigere.

I den smart-power-meter.yaml fil, kopier og indsæt denne YAML-kode.

Foretag nu følgende ændringer, før du gemmer,

• Skift Wi-Fi-legitimationsoplysninger og adgangskoder.
• Vi har tilføjet en lambda funktion til at beregne strømforbrug for en 230 volt forsyning. Men nogle lande har 110V eller 120V som standardforsyning, såsom USA. Hvis du bor i disse lande, skal du sørge for at ændre værdien fra 230 til 110 eller 120.

Klik Gemme og klik derefter Installere. Vælge Tilslut denne computer.

ESPHome vil kompilere koden og oprette en binær eller .bin firmwarefil, som f.eks smart-power-meter.bin. Dette kan tage et stykke tid at fuldføre.

Når firmwaren er kompileret, skal du klikke Download projekt. Dette vil downloade .bin-firmwarefilen på din pc.

Tilslut NodeMCU, ESP32 eller D1 Mini-kortet til din pc eller Mac ved hjælp af et mikro-USB-kabel.

Download ESPHome-Flasher værktøj og start det. Den er tilgængelig til Windows, macOS og Ubuntu.

Vælg KOM port, gennemse til .beholder firmware-fil, og klik derefter på Flash ESP.

Efter flashing af firmwaren vil enhedens ESP MCU oprette forbindelse til Wi-Fi-netværket og være online i ESPHome Dashboard.

Trin 3: Tilslut SCT013 AC Current Clamp Sensor til ESP

For at forbinde SCT013 til ESP32 eller NodeMCU, kan du købe dette modul på eBay til at forbinde eller forbinde SCT013-sensoren med D1 Mini, NodeMCU eller ESP32. Du kan også bygge en, som jeg gjorde, ved at følge dette kredsløbsdiagram.

Du kan købe et 3,5 mm hun-lydstik for at forbinde SCT013 AC-strømmuslingesensoren med ESP eller strippe 3,5 mm SCT013-stikledningen og derefter forbinde dem til kredsløbet.

Når du er færdig, skal du tænde for NodeMCU ved at tilslutte den til en mikro-USB-strømforsyning. Enhver smartphone-oplader med 5V-udgang fungerer.

Trin 4: Kalibrer SCT013-sensorværdierne

For at måle strømmen og kalibrere sensoren skal du klemme den på faseledningen (normalt rød farve), der kommer fra elmåleren til dit hus distributionsboks.

Gå til ESPHome Dashboard og klik Logs under smart-strømmåler.

Logfilerne viser Wi-Fi-styrken og forbindelsesstatus.

Noter ned 'Målt strøm': Sendetilstand x.xxxx A med værdi.

Det burde være ens med minutudsving, hvis du ikke har nogen ny last ON i dit hjem. Saml mindst 10 værdier og tag derefter gennemsnittet ud.

Tilføj derefter følgende kode i smart-power-meter.yaml fil under Sensor:

filtre:
 - calibrate_linear:
 - 0 -> 0
 - 0.00807 -> 1.2228

Her 0.00807 er gennemsnitsværdien og 1.2228 er den faktiske strøm trukket ind i vores hus. Du kan få denne reelle værdi fra din elmåler.

Hvis din elmåler ikke viser en aktuel værdi, eller du ikke har adgang til måleren, skal du følge den næste metode til at kalibrere sensorværdierne. Alternativ måde at kalibrere sensorværdier på Du kan fjerne den ydre beklædning fra et forlængerkortkabel og blotlægge de indvendige ledninger.

Klem derefter SCT013-sensoren på den blotlagte faseledning (rød ledning) og kør derefter en belastning, såsom en mikrobølgeovn eller en ventilator. Vær forsigtig, mens du fjerner forlængerkortets kabel. Kablet må ikke skæres over eller stikkes igennem de indvendige ledninger.

Tjek logfilerne, og udskift derefter værdierne. Gem det, og klik derefter Installere.

Da smart-power-meter er tilsluttet og online, kan du uploade koden Trådløst.

Den nye firmware vil blive kompileret og uploadet trådløst. Når du er færdig, kan du se de aktuelle aktuelle værdier.

For mere nøjagtige værdier anbefaler vi dig brug et multimeter at måle den strøm, der trækkes af et apparat og rapporteres af SCT013-sensoren. Udskift derefter dem i filtre værdier som beskrevet ovenfor.

Trin 5: Konfigurer Energy Dashboard i Home Assistant

For at konfigurere energi-dashboardet i Home Assistant skal du tilføje sensoren til Home Assistant. Trinene er som følger.

Gå til Konfiguration > Enheder og tjenester > Tilføj integration.

Søg og klik ESPHome.

Gå ind i IP-adresse af sensoren (du kan finde dette i loggene) og klik Indsend.

Vælg området og klik Afslut.

Klik smart-strømmåler og klik derefter 1 enhed.

Klik Tilføj til lovelace.

Vælg en Værelse (vælg standarden, hvis du ikke har oprettet nogen rum endnu) og klik Næste.

Dette vil tilføje enheder.

Du kan yderligere tilpasse kortene i dit værelse for at tilføje en måler, der viser den aktuelle efterspørgsel.

Du kan også tilføje smukke grafer vha integration af minigrafkort.

Trin 6: Spor dagligt/månedligt/årligt energiforbrug med Home Assistant

Energi-dashboard blev introduceret i Home Assistant med udgivelsen af ​​HA 2021.8, som gør det nemt at få indsigtsfuld information om dit daglige, månedlige eller årlige energiforbrug. Du kan hurtigt få adgang til dashboardet fra sidebjælken og tjekke, hvor meget energi der bliver brugt i dag. Du kan også opdele forbruget i timer.

For at lære mere, se afsnittet om energistyring i Home Assistant-dokumentationen.

Vær smart, spar energi

Udover at overvåge strømforbruget i hele huset, kan du bygge flere smarte energiovervågningssensorer ved hjælp af SCT013 eller PZEM-004T sensor til aktivt og præcist at spore strømforbruget af de enkelte eller specifikke husholdningsapparater, såsom HVAC, elektriske varmeapparater, motorer, gejsere, etc. Dette giver dig også besked om apparatets aktivitetsstatus, dvs. om den er TIL eller FRA.

Du kan derefter bruge disse oplysninger som begivenheder i Home Assistant til at skabe automatisering, såsom at sende dig notifikationer på din smartphone eller via Alexa eller Google Assistant.

Hvor meget energi bruger din pc? (Og 8 måder at skære det ned på)

Gad vide om computere bruger meget strøm? Det er tid til at lære, hvor meget strøm din computer bruger, og hvordan du reducerer det.

Læs Næste

Om forfatteren