Интеллектуальная система мониторинга энергопотребления на основе IoT (Интернет вещей) позволяет отслеживать потребление энергии в вашем доме или офисе в режиме реального времени. Система собирает данные в журналах и отображает их в осмысленном виде, который вы можете в дальнейшем использовать для выполнения действий, таких как звук оповещать или отправлять уведомления на свой смартфон или Alexa/Google Assistant в случае высокого энергопотребления или когда потребление энергии достигает определенного порог. Кроме того, это также помогает вам сохранить энергию и предотвратить потери.
В этом руководстве вы научитесь создавать интеллектуальное устройство мониторинга энергии или интеллектуальный счетчик электроэнергии с нуля, используя модуль ESP8266, такой как узелMCU, ESP32, или D1 Мини, а также SCT013— неинвазивный датчик переменного тока.
Вещи, которые вам понадобятся
Чтобы построить это интеллектуальное устройство для мониторинга энергии, вам потребуется следующее:
- Микроконтроллер NodeMCU, D1 Mini или ESP32. Для этого проекта мы использовали NodeMCU (ESP8266).
- SCT013 30A 1V Неинвазивные токоизмерительные клещи переменного тока. Вы также можете использовать датчик SCT013 с номиналом 5 А 1 В, 10 А 1 В, 15 А 1 В, 20 А 1 В, 50 А 1 В или 100 А 1 В в соответствии с вашими требованиями.
- Кабель MicroUSB
- Универсальная печатная плата
- Конденсатор 10мкФ 16В.
- Два резистора 10K (1/4 Вт)
- Один резистор 33 Ом (1/4 Вт)
В этом проекте «сделай сам» используется переменное напряжение/ток, что смертельно опасно. Если у вас нет опыта, остановитесь прямо здесь или продолжайте на свой страх и риск.
Шаги по созданию интеллектуального устройства мониторинга энергии
Ниже приведены шаги, которые вы можете выполнить, чтобы создать интеллектуальное устройство мониторинга энергии на основе IoT для отслеживания энергопотребления.
Шаг 1: Установите и настройте Home Assistant
Следуйте нашему предыдущему руководству «Сделай сам», чтобы установить и настроить домашнего помощника на Raspberry Pi. Если у вас нет Raspberry Pi, вы также можете использовать свой старый ноутбук. Однако ноутбук будет потреблять больше энергии и потреблять больше энергии, чем Raspberry Pi 3 или Raspberry Pi 4.
Шаг 2. Установите надстройку ESPHome в Home Assistant (HA)
ESPHome — это надстройка, доступная в Home Assistant, которая будет использоваться для создания пользовательской прошивки и прошивки ее на микроконтроллерах ESP32, NodeMCU или D1Mini. Выполните следующие действия, чтобы установить надстройку ESPHome в HA.
В Домашний помощник, идти к Конфигурация и нажмите на Надстройки, резервные копии и супервизор.
Нажмите Магазин дополнений.
В строке поиска введите ESPHome а затем нажмите на ESPHome перечислены под Дополнения сообщества Home Assistant.
Нажмите Установить.
Это установит панель инструментов ESPHome в вашем домашнем помощнике. После установки нажмите Начинать.
Также включите Сторожевая собака, Автоматическое обновление, а также Показать в сайдбаре. Затем нажмите Открытый веб-интерфейс для запуска ESPHome Dashboard.
Нажмите +Новое устройство > Продолжать.
Введите имя конфигурации, например умный измеритель мощности, и нажмите Следующий.
Выберите ESP32 для MCU ESP32 или ESP8266, если вы используете D1 Mini или NodeMCU, и нажмите Следующий.
Нажмите Пропускать.
Найдите только что созданный проект и нажмите Редактировать.
в smart-power-meter.yaml файл, скопируйте и вставьте этот код YAML.
Теперь внесите следующие изменения перед сохранением,
- Измените учетные данные и пароли Wi-Fi.
- Мы добавили лямбда Функция для расчета потребляемой мощности для источника питания 230 Вольт. Но в некоторых странах в качестве стандартного питания используется 110 В или 120 В, например, в США. Если вы живете в этих странах, обязательно измените значение с 230 на 110 или 120.
Нажмите Сохранять а затем нажмите Установить. выберите Подключить к этому компьютеру.
ESPHome скомпилирует код и создаст двоичный файл или файл прошивки .bin, например, смарт-мощность-meter.bin. Это может занять некоторое время.
Когда прошивка скомпилирована, нажмите Скачать проект. Это загрузит файл прошивки .bin на ваш компьютер.
Подключите плату NodeMCU, ESP32 или D1 Mini к ПК или Mac с помощью кабеля micro USB.
Download the ESPHome-Flasher инструмент и запустите его. Он доступен для Windows, macOS и Ubuntu.
Выберите COM порт, перейдите к .bin файл прошивки, а затем нажмите Вспышка ESP.
После прошивки устройство ESP MCU подключится к сети Wi-Fi и будет онлайн в панели управления ESPHome.
Шаг 3. Подсоедините датчик токоизмерительных клещей SCT013 переменного тока к ESP.
Чтобы подключить SCT013 к ESP32 или NodeMCU, вы можете купить этот модуль на eBay для интерфейса или подключения датчика SCT013 к D1 Mini, NodeMCU или ESP32. Вы также можете построить его, как это сделал я, следуя этой принципиальной схеме.
Вы можете купить аудиоразъем 3,5 мм для подключения датчика переменного тока SCT013 с ESP или зачистить провод разъема 3,5 мм SCT013, а затем подключить его к цепи.
После этого включите NodeMCU, подключив его к источнику питания micro USB. Подойдет любое зарядное устройство для смартфона с выходом 5 В.
Шаг 4: Калибровка значений датчика SCT013
Для измерения силы тока и калибровки датчика необходимо зажать его на фазном проводе (обычно красного цвета), идущем от электросчетчика к распределительной коробке вашего дома.
Идти к Панель инструментов ESPHome и нажмите Журналы под умный измеритель мощности.
В журналах будет отображаться мощность Wi-Fi и состояние подключения.
Запишите «Измеренный ток»: состояние отправки x.xxxx A с стоимость.
Это должно быть аналогично с минутными колебаниями, если у вас нет новой нагрузки в вашем доме. Соберите не менее 10 значений, а затем выведите среднее значение.
Затем добавьте следующий код в smart-power-meter.yaml файл под Датчик:
фильтры:
- калибровать_линейный:
- 0 -> 0
- 0.00807 -> 1.2228
Здесь 0.00807 это среднее значение и 1.2228 это фактический ток, втянутый в наш дом. Вы можете получить это реальное значение от вашего счетчика электроэнергии.
Если ваш счетчик электроэнергии не отображает текущее значение или у вас нет доступа к счетчику, выполните следующий метод калибровки значений датчика. Альтернативный способ калибровки значений датчика Вы можете снять внешнее покрытие с кабеля платы расширения и оголить внутренние провода.
Затем закрепите датчик SCT013 на оголенном фазном проводе (красный провод) и включите нагрузку, например микроволновую печь или вентилятор. Будьте осторожны при отсоединении кабеля платы расширения. Не обрезайте кабель и не прокалывайте внутренние провода.
Проверьте журналы, а затем замените значения. Сохраните его, а затем нажмите Установить.
Так как smart-power-meter подключен и находится в сети, вы можете загрузить код Беспроводное.
Новая прошивка будет скомпилирована и загружена по беспроводной сети. После этого вы можете увидеть фактические текущие значения.
Для получения более точных значений рекомендуем использовать мультиметр для измерения тока, потребляемого прибором и сообщаемого датчиком SCT013. Затем замените те, что в фильтры значения, как описано выше.
Шаг 5. Настройте панель управления энергопотреблением в Home Assistant.
Чтобы настроить панель энергопотребления в Home Assistant, вам нужно добавить датчик в Home Assistant. Шаги следующие.
Идти к Конфигурация> Устройства и службы> Добавьте интеграцию.
Найдите и нажмите ESPHome.
Введите айпи адрес датчика (вы можете найти это в логах) и нажмите Представлять на рассмотрение.
Выберите область и нажмите Заканчивать.
Нажмите умный измеритель мощности а затем нажмите 1 устройство.
Нажмите Добавь в Лавлейс.
Выберите Номер (выберите вариант по умолчанию, если вы еще не создали ни одной комнаты) и нажмите Следующий.
Это добавит сущности.
Вы можете дополнительно настроить карты в своей комнате, чтобы добавить датчик, показывающий текущий спрос.
Вы также можете добавить красивые графики, используя интеграция карты mini-graph.
Шаг 6. Отслеживайте ежедневное/ежемесячное/годовое потребление энергии с помощью Home Assistant
Панель управления энергопотреблением была представлена в Home Assistant с выпуском HA 2021.8, что позволяет легко получать ценную информацию о ежедневном, ежемесячном или годовом потреблении энергии. Вы можете быстро получить доступ к приборной панели с боковой панели и проверить, сколько энергии используется сегодня. Вы также можете разбить использование в часах.
Чтобы узнать больше, обратитесь к разделу управления энергопотреблением документации Home Assistant.
Будь умным, экономь энергию
Помимо мониторинга энергопотребления во всем доме, вы можете создать несколько интеллектуальных датчиков контроля энергопотребления, используя датчик SCT013 или PZEM-004T. для активного и точного отслеживания энергопотребления отдельными или конкретными бытовыми приборами, такими как HVAC, электрические обогреватели, двигатели, газовые колонки, и т.п. Это также позволяет узнать статус активности устройства, т. е. включено оно или выключено.
Затем вы можете использовать эту информацию в качестве событий в Home Assistant для создания автоматизации, например, для отправки уведомлений на ваш смартфон или через Alexa или Google Assistant.
Хотите знать, потребляют ли компьютеры много энергии? Пришло время узнать, сколько электричества потребляет ваш компьютер и как его уменьшить.
Читать дальше
- сделай сам
- Энергосбережение
- ESP32
Рави — эксперт в области технических объяснений, энтузиаст Интернета вещей и любитель Linux с опытом работы в области больших данных и разработки приложений. Он проводит большую часть своих выходных, работая с IoT-устройствами и играя в игры на Xbox. Он также путешествует в одиночку, любит ходить в походы и исследовать новые маршруты.
Подписывайтесь на нашу новостную рассылку
Подпишитесь на нашу рассылку технических советов, обзоров, бесплатных электронных книг и эксклюзивных предложений!
Нажмите здесь, чтобы подписаться
