Inteligentní systém monitorování energie založený na IoT (Internet of Things) vám umožňuje sledovat spotřebu energie u vás doma nebo v kanceláři v reálném čase. Systém shromažďuje data do protokolů a zobrazuje je smysluplným způsobem, který můžete dále používat k provádění akcí, jako je zvuk upozornit nebo odeslat upozornění na váš smartphone nebo Alexa/Google Assistant pro vysokou spotřebu energie nebo když spotřeba energie dosáhne určité úrovně práh. Kromě toho vám také pomáhá šetřit energii a předcházet plýtvání.
V této příručce se naučíte postavit chytré zařízení pro monitorování energie nebo chytrý elektroměr od nuly pomocí modulu ESP8266, jako je např. NodeMCU, ESP32, nebo D1 Mini, a SCT013—neinvazivní snímač střídavého proudu.
Věci, které budete potřebovat
K sestavení tohoto chytrého zařízení pro monitorování energie potřebujete následující:
- Mikrokontrolér NodeMCU, D1 Mini nebo ESP32. Pro tento projekt jsme použili NodeMCU (ESP8266).
- SCT013 30A 1V neinvazivní střídavý proudový klešťový senzor. Můžete také použít snímač SCT013 s hodnocením 5A 1V, 10A 1V, 15A 1V, 20A 1V, 50A 1V nebo 100A 1V podle vašich požadavků.
- MicroUSB kabel
- Univerzální PCB
- 10µf 16V kondenzátor
- Dva 10K rezistory (1/4W)
- Jeden 33 ohmový odpor (1/4 watt)
Tento DIY projekt zahrnuje střídavé napětí/proud, což je smrtící. Pokud nejste zkušení, zastavte se přímo zde nebo pokračujte na vlastní nebezpečí.
Kroky k vybudování chytrého zařízení pro monitorování energie
Níže jsou uvedeny kroky, které můžete provést při sestavení chytrého zařízení pro monitorování energie založené na IoT pro sledování spotřeby energie.
Krok 1: Nainstalujte a nastavte Home Assistant
Postupujte podle našeho předchozího průvodce DIY nainstalovat a nastavit domácího asistenta na Raspberry Pi. Pokud nemáte Raspberry Pi, můžete také použít svůj starý notebook. Notebook však bude mít větší energetickou stopu a spotřebuje více energie než Raspberry Pi 3 nebo Raspberry Pi 4.
Krok 2: Nainstalujte doplněk ESPHome do Home Assistant (HA)
ESPHome je doplněk dostupný v Home Assistant, který bude použit k vytvoření vlastního firmwaru a jeho flashování na mikrokontroléru ESP32, NodeMCU nebo D1Mini. Při instalaci doplňku ESPHome v HA postupujte podle těchto kroků.
v Domácí asistent, jít do Konfigurace a klikněte na Doplňky, zálohy a správce.
Klikněte Doplňkový obchod.
Do vyhledávacího pole zadejte ESPHome a poté klikněte na ESPHome uvedené pod Doplňky komunity Home Assistant.
Klikněte Nainstalujte.
Tím se nainstaluje ESPHome Dashboard do vašeho Home Assistant. Po instalaci klikněte na Start.
Také povolit Hlídací pes, Automatická aktualizace, a Zobrazit na postranním panelu. Pak klikněte Otevřete webové uživatelské rozhraní ke spuštění ESPHome Dashboard.
Klikněte +Nové zařízení > Pokračovat.
Zadejte název pro konfiguraci, např chytrý měřič výkonu, a klikněte další.
Vyberte ESP32 pro ESP32 MCU nebo ESP8266, pokud používáte D1 Mini nebo NodeMCU a klikněte další.
Klikněte Přeskočit.
Najděte nově vytvořený projekt a klikněte Upravit.
V smart-power-meter.yaml soubor, zkopírujte a vložte tento kód YAML.
Nyní před uložením proveďte následující změny,
- Změňte přihlašovací údaje a hesla Wi-Fi.
- Přidali jsme a lambda funkce pro výpočet spotřeby energie pro 230V zdroj. Ale některé země mají 110V nebo 120V jako standardní napájení, například Spojené státy. Pokud žijete v těchto zemích, nezapomeňte změnit hodnotu z 230 na 110 nebo 120.
Klikněte Uložit a poté klikněte Nainstalujte. Vybrat Připojte se k tomuto počítači.
ESPHome zkompiluje kód a vytvoří binární nebo .bin soubor firmwaru, jako např smart-power-meter.bin. Dokončení může chvíli trvat.
Jakmile je firmware zkompilován, klikněte na Stáhnout projekt. Tím se stáhne soubor firmwaru .bin do vašeho PC.
Připojte desku NodeMCU, ESP32 nebo D1 Mini k počítači PC nebo Mac pomocí kabelu micro USB.
Stáhněte si ESPHome-Flasher nástroj a spusťte jej. Je k dispozici pro Windows, macOS a Ubuntu.
Vybrat COM port, vyhledejte .zásobník soubor firmwaru a poté klepněte na Blesk ESP.
Po flashování firmwaru se zařízení ESP MCU připojí k síti Wi-Fi a bude online v ESPHome Dashboard.
Krok 3: Připojte SCT013 AC proudový klešťový snímač k ESP
Chcete-li připojit SCT013 k ESP32 nebo NodeMCU, můžete si zakoupit tento modul na eBay k rozhraní nebo připojení senzoru SCT013 k D1 Mini, NodeMCU nebo ESP32. Můžete si ho také postavit, jako jsem to udělal já, podle tohoto schématu zapojení.
Můžete si zakoupit 3,5 mm zásuvku pro audio konektor SCT013 pro připojení AC proudového senzoru SCT013 s ESP nebo odizolovat 3,5 mm konektor SCT013 a poté je připojit k obvodu.
Po dokončení zapněte NodeMCU připojením k napájecímu zdroji micro USB. Bude fungovat jakákoli nabíječka smartphonu s výstupem 5V.
Krok 4: Kalibrujte hodnoty snímače SCT013
Pro měření proudu a kalibraci čidla je potřeba jej upnout na fázový vodič (obvykle červené barvy) přicházející z elektroměru do vaší domovní rozvodné skříně.
Jít do Panel ESPHome a klikněte Protokoly pod smart-power-meter.
Protokoly zobrazí sílu Wi-Fi a stav připojení.
Poznamenejte si ‚Měřený proud‘: Stav odesílání x.xxxx A s hodnota.
S minutovým kolísáním by to mělo být podobné, pokud nemáte doma žádnou novou zátěž. Nasbírejte alespoň 10 hodnot a poté vyjměte průměr.
Poté přidejte následující kód do smart-power-meter.yaml soubor pod Senzor:
filtry:
- calibrate_linear:
- 0 -> 0
- 0.00807 -> 1.2228
Tady 0.00807 je průměrná hodnota a 1.2228 je skutečný proud odebraný do našeho domu. Tuto skutečnou hodnotu můžete získat z vašeho elektroměru.
Pokud váš elektroměr nezobrazuje aktuální hodnotu nebo nemáte přístup k elektroměru, proveďte kalibraci hodnot senzoru následujícím způsobem. Alternativní způsob kalibrace hodnot senzoru Můžete sejmout vnější kryt z kabelu prodlužovací desky a obnažit vnitřní vodiče.
Poté upněte snímač SCT013 na odkrytý fázový vodič (červený vodič) a poté spusťte zátěž, jako je mikrovlnná trouba nebo ventilátor. Při odpojování kabelu prodlužovací desky buďte opatrní. Neřezejte kabel ani nepropichujte vnitřní dráty.
Zkontrolujte protokoly a potom nahraďte hodnoty. Uložte jej a poté klikněte Nainstalujte.
Protože je smart-power-meter připojený a online, můžete nahrát kód Bezdrátově.
Nový firmware bude zkompilován a nahrán bezdrátově. Po dokončení můžete vidět skutečné aktuální hodnoty.
Pro přesnější hodnoty vám doporučujeme použijte multimetr k měření proudu odebíraného spotřebičem a hlášeného snímačem SCT013. Poté vyměňte ty v filtry hodnoty, jak je popsáno výše.
Krok 5: Nakonfigurujte Energy Dashboard v Home Assistant
Chcete-li nakonfigurovat energetický panel v Home Assistant, musíte do Home Assistant přidat senzor. Postup je následující.
Jít do Konfigurace > Zařízení a služby > Přidat integraci.
Hledejte a klikněte ESPHome.
Zadejte IP adresa senzoru (toto najdete v protokolech) a klikněte Předložit.
Vyberte oblast a klikněte Dokončit.
Klikněte smart-power-meter a poté klikněte 1 zařízení.
Klikněte Přidat do lovelace.
Vybrat Pokoj, místnost (pokud jste ještě nevytvořili žádné místnosti, vyberte výchozí) a klikněte Další.
Tím přidáte entity.
Karty ve svém pokoji můžete dále upravit a přidat měřidlo zobrazující aktuální poptávku.
Můžete také přidat krásné grafy pomocí integrace mini-grafické karty.
Krok 6: Sledujte denní/měsíční/roční spotřebu energie pomocí Home Assistant
Energetický řídicí panel byl představen v Home Assistant s vydáním HA 2021.8, což usnadňuje získání srozumitelných informací o vaší denní, měsíční nebo roční spotřebě energie. Z bočního panelu se můžete rychle dostat na palubní desku a zkontrolovat, kolik energie je dnes spotřebováno. Využití můžete také rozdělit na hodiny.
Chcete-li se dozvědět více, nahlédněte do sekce správy energie v dokumentaci Home Assistant.
Buďte chytří, šetřete energii
Kromě monitorování spotřeby energie v celém domě můžete vytvořit několik inteligentních senzorů pro monitorování energie pomocí senzoru SCT013 nebo PZEM-004T aktivně a přesně sledovat spotřebu energie jednotlivými nebo specifickými domácími spotřebiči, jako jsou HVAC, elektrické ohřívače, motory, gejzíry, atd. To vám také umožní zjistit stav aktivity spotřebiče, tj. zda je ZAPNUTO nebo VYPNUTO.
Tyto informace pak můžete použít jako události v Home Assistant k vytvoření automatizace, jako je zasílání upozornění na váš smartphone nebo přes Alexa nebo Google Assistant.
Zajímá vás, zda počítače spotřebují hodně energie? Je čas zjistit, kolik elektřiny váš počítač spotřebovává a jak ji snížit.
Přečtěte si další
- DIY
- Úspora energie
- ESP32
Ravi je odborník na technické vysvětlování, nadšenec IoT a milovník Linuxu se zkušenostmi s vývojem velkých dat a aplikací. Většinu víkendů tráví prací s IoT zařízeními a hraním her na Xboxu. Je také samostatným cestovatelem, který miluje pěší turistiku a zkoumání nových cest.
Přihlaste se k odběru našeho newsletteru
Připojte se k našemu zpravodaji a získejte technické tipy, recenze, bezplatné e-knihy a exkluzivní nabídky!
Chcete-li se přihlásit k odběru, klikněte sem