Базирана на IoT (Интернет на нещата) интелигентна система за мониторинг на енергията ви позволява да проследявате потреблението на енергия във вашия дом или офис в реално време. Системата събира данните в регистрационни файлове и ги показва по смислен начин, който можете да използвате допълнително за извършване на действия, като звук и предупреждавайте или изпращайте известия на вашия смартфон или Alexa/Google Assistant за висока консумация на енергия или когато потреблението на енергия достигне определено праг. Освен това ви помага да пестите енергия и да предотвратявате загубата.
В това ръководство ще се научите да изграждате интелигентно устройство за наблюдение на енергията или интелигентен електромер от нулата с помощта на модул ESP8266, като напр. NodeMCU, ESP32, или D1 Мини, и SCT013— неинвазивен сензор за променлив ток.
Неща, от които ще се нуждаете
За да изградите това интелигентно устройство за наблюдение на енергията, имате нужда от следното:
- Микроконтролер NodeMCU, D1 Mini или ESP32. За този проект използвахме NodeMCU (ESP8266).
- SCT013 30A 1V неинвазивен сензор за AC токови клещи. Можете също да използвате 5A 1V, 10A 1V, 15A 1V, 20A 1V, 50A 1V или 100A 1V с рейтинг SCT013 според вашите изисквания.
- MicroUSB кабел
- Печатна платка с общо предназначение
- 10µf 16V кондензатор
- Два 10K резистора (1/4 вата)
- Един резистор 33 ома (1/4 вата)
Този DIY проект включва променливо напрежение/ток, което е смъртоносно. Ако нямате опит, спрете тук или продължете на свой собствен риск.
Стъпки за изграждане на интелигентно устройство за наблюдение на енергията
По-долу са стъпките, които можете да следвате, за да създадете базирано на IoT интелигентно устройство за наблюдение на енергията за проследяване на консумацията на енергия.
Стъпка 1: Инсталирайте и настройте Home Assistant
Следвайте нашето предишно ръководство за DIY за инсталирайте и настройте домашен помощник на Raspberry Pi. Ако нямате Raspberry Pi, можете да използвате и стария си лаптоп. Въпреки това лаптопът ще има по-голям енергиен отпечатък и ще консумира повече енергия от Raspberry Pi 3 или Raspberry Pi 4.
Стъпка 2: Инсталирайте добавката ESPHome в Home Assistant (HA)
ESPHome е добавка, налична в Home Assistant, която ще се използва за създаване на персонализиран фърмуер и флаширане на микроконтролера ESP32, NodeMCU или D1Mini. Следвайте тези стъпки, за да инсталирате добавката ESPHome в HA.
В Домашен асистент, отидете на Конфигурация и щракнете върху Добавки, архивиране и надзорник.
Щракнете върху Магазин за добавки.
В лентата за търсене въведете ESPhome и след това щракнете върху ESPhome изброени под Добавки в общността на Home Assistant.
Щракнете върху Инсталирай.
Това ще инсталира таблото за управление ESPHome във вашия Home Assistant. След инсталацията щракнете Започнете.
Също така активирайте Куче пазач, Автоматично актуализиране, и Показване в страничната лента. След това щракнете Отворете уеб интерфейса за да стартирате ESPHome Dashboard.
Щракнете върху +Ново устройство > продължи.
Въведете името на конфигурацията, напр интелигентен електромер, и щракнете Следващия.
Изберете ESP32 за ESP32 MCU или ESP8266, ако използвате D1 Mini или NodeMCU и щракнете Следващия.
Щракнете върху Пропусни.
Намерете новосъздадения проект и щракнете Редактиране.
В smart-power-meter.yaml файл, копирайте и поставете този YAML код.
Сега направете следните промени, преди да запазите,
- Променете идентификационните данни и паролите за Wi-Fi.
- Добавихме а ламбда функция за изчисляване на консумацията на енергия за захранване от 230 волта. Но някои страни имат 110V или 120V като стандартно захранване, като САЩ. Ако живеете в тези страни, не забравяйте да промените стойността от 230 на 110 или 120.
Щракнете върху Запазете и след това щракнете Инсталирай. Избирам Включете в този компютър.
ESPHome ще компилира кода и ще създаде двоичен или .bin файл на фърмуера, като напр smart-power-meter.bin. Това може да отнеме известно време.
След като фърмуерът е компилиран, щракнете Изтеглете проект. Това ще изтегли .bin файла на фърмуера на вашия компютър.
Свържете платката NodeMCU, ESP32 или D1 Mini към вашия компютър или Mac с помощта на микро USB кабел.
Изтеглете ESPHome-Flasher инструмент и го стартирайте. Предлага се за Windows, macOS и Ubuntu.
Изберете COM порт, прегледайте до .bin файл на фърмуера и след това щракнете Flash ESP.
След мигане на фърмуера, устройството ESP MCU ще се свърже с Wi-Fi мрежата и ще бъде онлайн в таблото за управление на ESPhome.
Стъпка 3: Свържете SCT013 Сензор за клещи за променлив ток към ESP
За да свържете SCT013 към ESP32 или NodeMCU, можете да закупите този модул в eBay за интерфейс или свързване на сензора SCT013 с D1 Mini, NodeMCU или ESP32. Можете също да изградите такъв, както направих аз, като следвате тази електрическа схема.
Можете да закупите 3,5 мм женски аудио жак, за да свържете SCT013 AC ток клам сензор с ESP или да премахнете 3,5 мм кабел SCT013 жак и след това да ги свържете към веригата.
След като приключите, включете NodeMCU, като го свържете към микро USB захранване. Всяко зарядно устройство за смартфон с 5V изход ще работи.
Стъпка 4: Калибрирайте стойностите на сензора SCT013
За да измерите тока и да калибрирате сензора, трябва да го закрепите на фазовия проводник (обикновено червен цвят), идващ от електромера към разпределителната кутия на вашата къща.
Отидете на Табло за управление на ESPhome и щракнете Дневници под интелигентен електромер.
Дневниците ще покажат силата на Wi-Fi и състоянието на връзката.
Отбележете „Измерен ток“: Състояние на изпращане x.xxxx A с стойност.
Би трябвало да е подобно с минутните колебания, ако нямате включено ново натоварване в дома си. Съберете поне 10 стойности и след това извадете средната стойност.
След това добавете следния код в smart-power-meter.yaml файл под сензор:
филтри:
- calibrate_linear:
- 0 -> 0
- 0.00807 -> 1.2228
Тук 0.00807 е средната стойност и 1.2228 е действителният ток, привлечен в нашата къща. Можете да получите тази реална стойност от вашия електромер.
Ако вашият електромер не показва текуща стойност или нямате достъп до измервателния уред, следвайте следващия метод, за да калибрирате стойностите на сензора. Алтернативен начин за калибриране на стойностите на сензора Можете да свалите външното покритие от кабела на удължителната платка и да разкриете вътрешните проводници.
След това затегнете сензора SCT013 върху открития фазов проводник (червен проводник) и след това пуснете товар, като микровълнова печка или вентилатор. Бъдете внимателни, докато премахвате кабела на удължителната платка. Не режете кабела и не пробивайте вътрешните проводници.
Проверете регистрационните файлове и след това заменете стойностите. Запазете го и след това щракнете Инсталирай.
Тъй като smart-power-meter е свързан и онлайн, можете да качите кода Безжично.
Новият фърмуер ще бъде компилиран и качен безжично. След като сте готови, можете да видите действителните текущи стойности.
За по-точни стойности ви препоръчваме използвайте мултицет за измерване на тока, изтеглен от уреда и отчетен от сензора SCT013. След това сменете тези в филтри стойности, както е описано по-горе.
Стъпка 5: Конфигурирайте таблото за управление на енергия в Home Assistant
За да конфигурирате таблото за управление на енергия в Home Assistant, трябва да добавите сензора към Home Assistant. Стъпките са както следва.
Отидете на Конфигурация> Устройства и услуги> Добавете интеграция.
Търсете и щракнете ESPhome.
Влез в IP адрес на сензора (можете да намерите това в регистрационните файлове) и щракнете Изпращане.
Изберете областта и щракнете завършек.
Щракнете върху интелигентен електромер и след това щракнете 1 устройство.
Щракнете върху Добавете към lovelace.
Избери Стая (изберете по подразбиране, ако все още не сте създали стаи) и щракнете Следващия.
Това ще добави обектите.
Можете допълнително да персонализирате картите в стаята си, за да добавите габарит, показващ текущото търсене.
Можете също да добавите красиви графики, като използвате интегриране на мини-графична карта.
Стъпка 6: Проследявайте ежедневно/месечно/годишно потребление на енергия с Home Assistant
Таблото за управление на енергия беше въведено в Home Assistant с пускането на HA 2021.8, което улеснява получаването на проницателна информация за вашето ежедневно, месечно или годишно потребление на енергия. Можете бързо да получите достъп до таблото за управление от страничната лента и да проверите колко енергия се използва днес. Можете също да разбиете употребата в часове.
За да научите повече, вижте раздела за управление на енергията в документацията на Home Assistant.
Бъдете умни, пестете енергия
Освен да наблюдавате потреблението на енергия от цялата къща, можете да изградите множество интелигентни сензори за наблюдение на енергията, използвайки сензор SCT013 или PZEM-004T за активно и точно проследяване на потреблението на енергия от отделните или специфични домакински уреди, като HVAC, електрически нагреватели, двигатели, гейзери, и т.н. Това също ви позволява да знаете състоянието на активността на уреда, т.е. дали е ВКЛЮЧЕНО или ИЗКЛЮЧЕНО.
След това можете да използвате тази информация като събития в Home Assistant, за да създадете автоматизация, като например изпращане на известия на вашия смартфон или чрез Alexa или Google Assistant.
Чудите се дали компютрите използват много енергия? Време е да научите колко електроенергия използва вашият компютър и как да го намалите.
Прочетете Следващото
- Направи си сам
- Съхранение на енергия
- ESP32
Рави е експерт по технически разяснения, ентусиаст на IoT и любител на Linux с опит в областта на големи данни и разработка на приложения. Той прекарва по-голямата част от уикендите си, работейки с IoT устройства и играейки игри на Xbox. Той също така е соло пътешественик, който обича пешеходен туризъм и проучване на нови пътеки.
Абонирайте се за нашия бюлетин
Присъединете се към нашия бюлетин за технически съвети, ревюта, безплатни електронни книги и ексклузивни оферти!
Щракнете тук, за да се абонирате
