Hoe een doe-het-zelf-huishoudelijke energiemonitor te bouwen met ESP8266

Met een op IoT (Internet of Things) gebaseerd slim energiebewakingssysteem kunt u het energieverbruik bij u thuis of op kantoor in realtime volgen. Het systeem verzamelt de gegevens in logboeken en geeft deze op een zinvolle manier weer die u verder kunt gebruiken om acties uit te voeren, zoals geluid en waarschuw of stuur meldingen op uw smartphone of Alexa/Google Assistant voor hoog stroomverbruik of wanneer het energieverbruik een bepaald niveau bereikt drempelwaarde. Bovendien helpt het u ook om energie te besparen en verspilling te voorkomen.

In deze gids leert u hoe u een slim energiemonitoringapparaat of slimme elektriciteitsmeter helemaal opnieuw kunt bouwen met behulp van een ESP8266-module, zoals KnooppuntMCU, ESP32, of D1 Mini, en SCT013-een niet-invasieve AC-stroomsensor.

Dingen die je nodig hebt

Om dit slimme energiebewakingsapparaat te bouwen, hebt u het volgende nodig,

• Een NodeMCU, D1 Mini of ESP32 Microcontroller. Voor dit project hebben we NodeMCU (ESP8266) gebruikt.
• Een SCT013 30A 1V niet-invasieve AC-stroomtangsensor. U kunt ook een 5A 1V, 10A 1V, 15A 1V, 20A 1V, 50A 1V of 100A 1V nominale SCT013-sensor gebruiken volgens uw vereisten.
  instagram viewer
• MicroUSB-kabel
• Een PCB voor algemeen gebruik
• Een 10µf 16V condensator
• Twee 10K weerstanden (1/4 watt)
• Eén weerstand van 33 Ohm (1/4 watt)

Dit doe-het-zelf-project omvat wisselspanning / -stroom, wat dodelijk is. Als je geen ervaring hebt, stop dan hier of ga verder op eigen risico.

Stappen om een ​​slim apparaat voor energiebewaking te bouwen

Hieronder staan ​​de stappen die u kunt volgen om een ​​op IoT gebaseerd slim energiebewakingsapparaat te bouwen om het stroomverbruik bij te houden.

Stap 1: Installeer en configureer Home Assistant

Volg onze vorige doe-het-zelfgids om installeer en configureer thuisassistent op Raspberry Pi. Als je geen Raspberry Pi hebt, kun je ook je oude laptop gebruiken. De laptop zal echter een grotere energievoetafdruk hebben en meer stroom verbruiken dan de Raspberry Pi 3 of Raspberry Pi 4.

Stap 2: installeer ESPHome-add-on in Home Assistant (HA)

ESPHome is een add-on die beschikbaar is in de Home Assistant en die zal worden gebruikt om aangepaste firmware te maken en deze te flashen op de ESP32-, NodeMCU- of D1Mini-microcontroller. Volg deze stappen om de ESPHome-add-on in HA te installeren.

In Thuisassistent, ga naar Configuratie en klik op Add-ons, back-ups en supervisor.

Klik Add-on winkel.

Typ in de zoekbalk ESPHome en klik vervolgens op ESPHome vermeld onder Home Assistant Community-add-ons.

Klik Installeren.

Hiermee wordt het ESPHome-dashboard in uw Home Assistant geïnstalleerd. Klik na de installatie op Begin.

Ook inschakelen Waakhond, Auto update, en Toon in de zijbalk. Dan klikken Web-gebruikersinterface openen om ESPHome Dashboard te starten.

Klik +Nieuw apparaat > Doorgaan.

Voer de naam voor de configuratie in, zoals: slimme vermogensmeter, en klik Volgende.

Selecteer de ESP32 voor ESP32 MCU of ESP8266 als u D1 Mini of NodeMCU gebruikt en klik op Volgende.

Klik Overslaan.

Zoek het nieuw gemaakte project en klik op Bewerking.

In de smart-power-meter.yaml bestand, kopiëren en plakken deze YAML-code.

Breng nu de volgende wijzigingen aan voordat u opslaat,

• Wijzig de Wi-Fi-referentie en wachtwoorden.
• We hebben een toegevoegd lambda functie om het stroomverbruik voor een 230 Volt voeding te berekenen. Maar sommige landen hebben standaard 110V of 120V, zoals de Verenigde Staten. Als u in die landen woont, zorg er dan voor dat u de waarde wijzigt van 230 in 110 of 120.

Klik Opslaan en klik vervolgens op Installeren. Kiezen Sluit aan op deze computer.

De ESPHome zal de code compileren en een binair of .bin-firmwarebestand maken, zoals: smart-power-meter.bin. Het kan even duren voordat dit is voltooid.

Zodra de firmware is gecompileerd, klikt u op Project downloaden. Hiermee wordt het .bin-firmwarebestand op uw pc gedownload.

Sluit de NodeMCU, ESP32 of D1 Mini-kaart aan op uw pc of Mac met behulp van een micro-USB-kabel.

Download de ESPHome-Flasher tool en start het. Het is beschikbaar voor Windows, macOS en Ubuntu.

Selecteer de COM poort, blader naar de .bin firmwarebestand en klik vervolgens op Flash-ESP.

Nadat de firmware is geflitst, maakt het apparaat ESP MCU verbinding met het wifi-netwerk en is het online in het ESPHome-dashboard.

Stap 3: Sluit de SCT013 AC-stroomtangsensor aan op ESP

Om de SCT013 aan te sluiten op ESP32 of NodeMCU, kunt u kopen: deze module op eBay om de SCT013-sensor te koppelen of te verbinden met D1 Mini, NodeMCU of ESP32. Je kunt er ook een bouwen, zoals ik deed, door dit schakelschema te volgen.

U kunt een 3,5 mm vrouwelijke audio-aansluiting kopen om de SCT013 AC-stroomtangsensor met ESP aan te sluiten of de 3,5 mm SCT013-aansluitingsdraad strippen en vervolgens op het circuit aansluiten.

Als u klaar bent, schakelt u NodeMCU in door deze aan te sluiten op een micro-USB-voeding. Elke smartphone-oplader met 5V-uitgang werkt.

Stap 4: Kalibreer de SCT013-sensorwaarden

Om de stroom te meten en de sensor te kalibreren, moet u deze op de fasedraad (meestal rode kleur) klemmen die van de elektriciteitsmeter naar uw huisverdeelkast komt.

Ga naar ESPHome-dashboard en klik Logboeken onder slimme vermogensmeter.

De logboeken geven de wifi-sterkte en verbindingsstatus weer.

noteer de ‘Measured Current’: Zendstatus x.xxxx A met waarde.

Het zou vergelijkbaar moeten zijn met kleine fluctuaties als u geen nieuwe belasting in uw huis hebt. Verzamel minimaal 10 waarden en haal het gemiddelde eruit.

Voeg vervolgens de volgende code toe in de smart-power-meter.yaml bestand onder Sensor:

filters:
 - kalibreren_lineair:
 - 0 -> 0
 - 0.00807 -> 1.2228

Hier 0.00807 is de gemiddelde waarde en 1.2228 is de werkelijke stroom die ons huis binnenkomt. U kunt deze reële waarde uit uw elektriciteitsmeter halen.

Als uw elektriciteitsmeter geen huidige waarde weergeeft, of u heeft geen toegang tot de meter, volg dan de volgende methode om de sensorwaarden te kalibreren. Alternatieve manier om sensorwaarden te kalibreren U kunt de buitenste bekleding van een verlengkaartkabel verwijderen en de interne draden blootleggen.

Klem vervolgens de SCT013-sensor op de blootliggende fasedraad (rode draad) en laat vervolgens een belasting draaien, zoals een magnetron of een ventilator. Wees voorzichtig bij het strippen van de verlengkaartkabel. Knip de kabel niet door en prik niet door de interne draden.

Controleer de logboeken en vervang vervolgens de waarden. Sla het op en klik vervolgens op Installeren.

Aangezien smart-power-meter is aangesloten en online, kunt u de code uploaden draadloos.

De nieuwe firmware wordt draadloos gecompileerd en geüpload. Als u klaar bent, kunt u de werkelijke huidige waarden zien.

Voor nauwkeurigere waarden raden we u aan: gebruik een multimeter om de stroom te meten die wordt getrokken door een apparaat en gerapporteerd door de SCT013-sensor. Vervang die dan in de filters waarden zoals hierboven beschreven.

Stap 5: Configureer het Energiedashboard in Home Assistant

Om het energiedashboard in Home Assistant te configureren, moet je de sensor toevoegen aan Home Assistant. De stappen zijn als volgt.

Ga naar Configuratie> Apparaten en services> Integratie toevoegen.

Zoek en klik ESPThuis.

Voer de in IP adres van de sensor (u vindt deze in de logs) en klik op Indienen.

Kies het gebied en klik op Finish.

Klik slimme-vermogensmeter en klik vervolgens op 1 apparaat.

Klik Voeg toe aan lovelace.

Selecteer een Kamer (selecteer de standaard als je nog geen kamers hebt gemaakt) en klik op Volgende.

Hiermee worden de entiteiten toegevoegd.

U kunt de kaarten in uw kamer verder aanpassen om een ​​meter toe te voegen die de huidige vraag aangeeft.

U kunt ook prachtige grafieken toevoegen met mini-grafische kaart integratie.

Stap 6: Volg dagelijks/maandelijks/jaarlijks energieverbruik met Home Assistant

Energiedashboard is geïntroduceerd in Home Assistant met de release van HA 2021.8, waarmee u gemakkelijk inzichtelijke informatie kunt krijgen over uw dagelijkse, maandelijkse of jaarlijkse energieverbruik. Je hebt snel toegang tot het dashboard vanuit de zijbalk en kunt zien hoeveel energie er vandaag wordt verbruikt. U kunt het verbruik ook opsplitsen in uren.

Raadpleeg het gedeelte over energiebeheer van de Home Assistant-documentatie voor meer informatie.

Wees slim, bespaar energie

Naast het bewaken van het stroomverbruik door het hele huis, kunt u meerdere slimme energiebewakingssensoren bouwen met SCT013 of PZEM-004T-sensor om actief en nauwkeurig het stroomverbruik van de individuele of specifieke huishoudelijke apparaten te volgen, zoals HVAC, elektrische kachels, motoren, geisers, enzovoort. Dit laat u ook de activiteitsstatus van het apparaat weten, d.w.z. of het AAN of UIT is.

Deze informatie kun je vervolgens gebruiken als gebeurtenissen in de Home Assistant om automatisering te creëren, zoals het sturen van notificaties op je smartphone of via Alexa of Google Assistant.

Hoeveel energie verbruikt uw pc? (En 8 manieren om het te verminderen)

Vraagt ​​u zich af of computers veel stroom verbruiken? Het is tijd om te leren hoeveel elektriciteit uw computer gebruikt en hoe u deze kunt verminderen.

Lees volgende

Over de auteur