Hvordan bygge en DIY husholdningsenergimonitor ved hjelp av ESP8266

Et IoT (Internet of Things) basert smart energiovervåkingssystem lar deg spore energibruk hjemme eller på kontoret i sanntid. Systemet samler dataene i logger og viser dem på en meningsfull måte som du kan bruke videre til å utføre handlinger, for eksempel lyd og varsle eller sende varsler på smarttelefonen eller Alexa/Google Assistant for høyt strømforbruk eller når energiforbruket når en viss terskel. Dessuten hjelper den deg også med å spare strøm og forhindre sløsing.

I denne veiledningen lærer du å bygge en smart energiovervåkingsenhet eller smart strømmåler fra bunnen av ved hjelp av en ESP8266-modul, som f.eks. NodeMCU, ESP32, eller D1 Mini, og SCT013—en ikke-invasiv AC-strømsensor.

Ting du trenger

For å bygge denne smarte energiovervåkingsenheten trenger du følgende,

• En NodeMCU, D1 Mini eller ESP32 mikrokontroller. For dette prosjektet har vi brukt NodeMCU (ESP8266).
• En SCT013 30A 1V ikke-invasiv AC-strømklemmesensor. Du kan også bruke en 5A 1V, 10A 1V, 15A 1V, 20A 1V, 50A 1V eller 100A 1V vurdert SCT013-sensor i henhold til dine krav.
instagram viewer
• MicroUSB-kabel
• En generell PCB
• En 10µf 16V kondensator
• To 10K motstander (1/4 watt)
• En 33 Ohm motstand (1/4 watt)

Dette DIY-prosjektet involverer AC-spenning/strøm, som er dødelig. Hvis du ikke er erfaren, stopp her eller fortsett på egen risiko.

Trinn for å bygge smart energiovervåkingsenhet

Nedenfor er trinnene du kan følge for å bygge en IoT-basert smart energiovervåkingsenhet for å spore strømforbruket.

Trinn 1: Installer og konfigurer Home Assistant

Følg vår forrige DIY-guide for å installer og sett opp hjemmeassistent på Raspberry Pi. Hvis du ikke har en Raspberry Pi, kan du også bruke den gamle bærbare datamaskinen. Imidlertid vil den bærbare datamaskinen ha et større energifotavtrykk og forbruke mer strøm enn Raspberry Pi 3 eller Raspberry Pi 4.

Trinn 2: Installer ESPHome-tillegget i Home Assistant (HA)

ESPHome er et tillegg tilgjengelig i Home Assistant som vil bli brukt til å lage tilpasset fastvare og flashe den på ESP32, NodeMCU eller D1Mini mikrokontroller. Følg disse trinnene for å installere ESPHome-tillegget i HA.

I Hjemmeassistent, gå til Konfigurasjon og klikk på Tillegg, sikkerhetskopier og veileder.

Klikk Tilleggsbutikk.

Skriv inn i søkefeltet ESPHome og klikk deretter på ESPHome oppført under Home Assistant Community-tillegg.

Klikk Installere.

Dette vil installere ESPHome Dashboard i Home Assistant. Etter installasjonen, klikk Start.

Aktiver også Vakthund, Automatisk oppdatering, og Vis i sidefeltet. Klikk deretter Åpne Web UI for å starte ESPHome Dashboard.

Klikk +Ny enhet > Fortsette.

Skriv inn navnet på konfigurasjonen, for eksempel smart-strømmåler, og klikk Neste.

Velg ESP32 for ESP32 MCU eller ESP8266 hvis du bruker D1 Mini eller NodeMCU og klikk Neste.

Klikk Hopp over.

Finn det nyopprettede prosjektet og klikk Redigere.

I smart-power-meter.yaml fil, kopier og lim inn denne YAML-koden.

Gjør nå følgende endringer før du lagrer,

• Endre Wi-Fi-legitimasjonen og passordene.
• Vi har lagt til en lambda funksjon for å beregne strømforbruk for en 230 volt forsyning. Men noen land har 110V eller 120V som standardforsyning, for eksempel USA. Hvis du bor i disse landene, sørg for å endre verdien fra 230 til 110 eller 120.

Klikk Lagre og klikk deretter Installere. Velge Koble til denne datamaskinen.

ESPHome vil kompilere koden og lage en binær eller .bin fastvarefil, som f.eks smart-power-meter.bin. Dette kan ta en stund å fullføre.

Klikk på når fastvaren er kompilert Last ned prosjektet. Dette vil laste ned .bin-fastvarefilen på din PC.

Koble NodeMCU-, ESP32- eller D1 Mini-kortet til PC-en eller Mac-en din med en mikro-USB-kabel.

Last ned ESPHome-Flasher verktøyet og start det. Den er tilgjengelig for Windows, macOS og Ubuntu.

Velg COM port, bla til .bin fastvarefil og klikk deretter Flash ESP.

Etter å ha blinket fastvaren, vil enhetens ESP MCU koble til Wi-Fi-nettverket og vil være online i ESPHome Dashboard.

Trinn 3: Koble SCT013 AC Current Clamp Sensor til ESP

For å koble SCT013 til ESP32 eller NodeMCU, kan du kjøpe denne modulen på eBay for å koble til eller koble SCT013-sensoren til D1 Mini, NodeMCU eller ESP32. Du kan også bygge en, som jeg gjorde, ved å følge dette kretsskjemaet.

Du kan kjøpe en 3,5 mm kvinnelig lydkontakt for å koble SCT013 AC-strømmuslingsensoren med ESP eller strippe 3,5 mm SCT013-kontaktledningen og deretter koble dem til kretsen.

Når du er ferdig, slår du på NodeMCU ved å koble den til en mikro-USB-strømforsyning. Enhver smarttelefonlader med 5V-utgang vil fungere.

Trinn 4: Kalibrer SCT013-sensorverdiene

For å måle strømmen og kalibrere sensoren, må du klemme den på faseledningen (vanligvis rød farge) som kommer fra strømmåleren til husets distribusjonsboks.

Gå til ESPHome Dashboard og klikk Tømmerstokker under smart-strømmåler.

Loggene vil vise Wi-Fi-styrken og tilkoblingsstatusen.

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

Det bør være likt med minuttsvingninger hvis du ikke har ny last PÅ i hjemmet ditt. Samle minst 10 verdier og ta deretter ut gjennomsnittet.

Legg deretter til følgende kode i smart-power-meter.yaml fil under Sensor:

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

Her 0.00807 er gjennomsnittsverdien og 1.2228 er den faktiske strømmen som trekkes inn i huset vårt. Du kan få denne virkelige verdien fra strømmåleren din.

Hvis strømmåleren din ikke viser en gjeldende verdi, eller du ikke har tilgang til måleren, følger du neste metode for å kalibrere sensorverdiene. Alternativ måte å kalibrere sensorverdier på Du kan ta av det ytre dekselet fra en skjøtekortkabel og avdekke de interne ledningene.

Klem deretter SCT013-sensoren på den eksponerte fasetråden (rød ledning) og kjør deretter en last, for eksempel en mikrobølgeovn eller en vifte. Vær forsiktig når du fjerner kabelen til forlengelseskortet. Ikke kutt kabelen eller stikk gjennom de interne ledningene.

Sjekk loggene og erstatt verdiene. Lagre den og klikk deretter Installere.

Siden smart-power-meter er tilkoblet og online, kan du laste opp koden Trådløst.

Den nye fastvaren vil bli kompilert og lastet opp trådløst. Når du er ferdig, kan du se de faktiske gjeldende verdiene.

For mer nøyaktige verdier anbefaler vi deg bruk et multimeter for å måle strømmen som trekkes av et apparat og rapporteres av SCT013-sensoren. Bytt deretter ut de i filtre verdier som beskrevet ovenfor.

Trinn 5: Konfigurer Energy Dashboard i Home Assistant

For å konfigurere energidashbordet i Home Assistant, må du legge til sensoren i Home Assistant. Fremgangsmåten er som følger.

Gå til Konfigurasjon > Enheter og tjenester > Legg til integrasjon.

Søk og klikk ESPHome.

Skriv inn IP adresse av sensoren (du finner dette i loggene) og klikk Sende inn.

Velg området og klikk Bli ferdig.

Klikk smart-strømmåler og klikk deretter 1 enhet.

Klikk Legg til lovelace.

Velg en Rom (velg standard hvis du ikke har opprettet noen rom ennå) og klikk Neste.

Dette vil legge til enhetene.

Du kan tilpasse kortene på rommet ditt for å legge til en måler som viser gjeldende etterspørsel.

Du kan også legge til vakre grafer ved å bruke integrasjon av minigrafkort.

Trinn 6: Spor daglig/månedlig/årlig energibruk med Home Assistant

Energidashbordet ble introdusert i Home Assistant med utgivelsen av HA 2021.8, som gjør det enkelt å få innsiktsfull informasjon om ditt daglige, månedlige eller årlige energiforbruk. Du kan raskt få tilgang til dashbordet fra sidepanelet og sjekke hvor mye energi som brukes i dag. Du kan også bryte ned bruken i timer.

For å lære mer, se delen for energistyring i dokumentasjonen for Home Assistant.

Vær smart, spar energi

I tillegg til å overvåke strømforbruket til hele huset, kan du bygge flere smarte energiovervåkingssensorer ved å bruke SCT013 eller PZEM-004T sensor for aktivt og nøyaktig å spore strømforbruket til de enkelte eller spesifikke husholdningsapparater, for eksempel HVAC, elektriske varmeovner, motorer, geysirer, etc. Dette lar deg også vite apparatets aktivitetsstatus, dvs. om den er PÅ eller AV.

Du kan deretter bruke denne informasjonen som hendelser i Home Assistant for å lage automatisering, for eksempel å sende deg varsler på smarttelefonen eller via Alexa eller Google Assistant.

Hvor mye energi bruker PCen din? (Og 8 måter å kutte det ned på)

Lurer du på om datamaskiner bruker mye strøm? Det er på tide å lære hvor mye strøm datamaskinen din bruker og hvordan du kan redusere den.

Les Neste

Om forfatteren