Πώς να φτιάξετε μια οικιακή ενεργειακή οθόνη DIY χρησιμοποιώντας το ESP8266

Ένα έξυπνο σύστημα παρακολούθησης ενέργειας που βασίζεται στο IoT (Internet of Things) σάς επιτρέπει να παρακολουθείτε τη χρήση ενέργειας στο σπίτι ή το γραφείο σας σε πραγματικό χρόνο. Το σύστημα συλλέγει τα δεδομένα σε αρχεία καταγραφής και τα εμφανίζει με ουσιαστικό τρόπο που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε περαιτέρω για να εκτελέσετε ενέργειες, όπως ήχο ειδοποιήστε ή στείλτε ειδοποιήσεις στο smartphone ή στο Alexa/Google Assistant για υψηλή κατανάλωση ενέργειας ή όταν η κατανάλωση ενέργειας φτάσει ένα συγκεκριμένο κατώφλι. Επιπλέον, σας βοηθά επίσης να εξοικονομήσετε ενέργεια και να αποτρέψετε τη σπατάλη.

Σε αυτόν τον οδηγό, θα μάθετε να κατασκευάζετε μια έξυπνη συσκευή παρακολούθησης ενέργειας ή έναν έξυπνο μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας από την αρχή χρησιμοποιώντας μια μονάδα ESP8266, όπως π.χ. NodeMCU, ESP32, ή D1 Mini, και SCT013—ένας μη επεμβατικός αισθητήρας ρεύματος AC.

Πράγματα που θα χρειαστείτε

Για την κατασκευή αυτής της έξυπνης συσκευής παρακολούθησης ενέργειας, χρειάζεστε τα εξής:

• Ένας μικροελεγκτής NodeMCU, D1 Mini ή ESP32. Για αυτό το έργο, χρησιμοποιήσαμε το NodeMCU (ESP8266).
• Ένας μη επεμβατικός αισθητήρας σφιγκτήρα ρεύματος AC SCT013 30A 1V. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε έναν αισθητήρα 5A 1V, 10A 1V, 15A 1V, 20A 1V, 50A 1V ή 100A 1V SCT013 αισθητήρα σύμφωνα με τις απαιτήσεις σας.
• Καλώδιο MicroUSB
• Ένα PCB γενικής χρήσης
• Ένας πυκνωτής 10μf 16V
• Δύο αντιστάσεις 10K (1/4 watt)
• Μία αντίσταση 33 Ohm (1/4 watt)

Αυτό το έργο DIY περιλαμβάνει τάση/ρεύμα AC, το οποίο είναι θανατηφόρο. Εάν δεν είστε έμπειροι, σταματήστε εδώ ή συνεχίστε με δική σας ευθύνη.

Βήματα για την κατασκευή έξυπνης συσκευής παρακολούθησης ενέργειας

Ακολουθούν τα βήματα που μπορείτε να ακολουθήσετε για να δημιουργήσετε μια έξυπνη συσκευή παρακολούθησης ενέργειας βασισμένη στο IoT για την παρακολούθηση της κατανάλωσης ενέργειας.

Βήμα 1: Εγκατάσταση και ρύθμιση του Home Assistant

Ακολουθήστε τον προηγούμενο DIY οδηγό μας για εγκαταστήστε και ρυθμίστε τον οικιακό βοηθό στο Raspberry Pi. Εάν δεν έχετε Raspberry Pi, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τον παλιό σας φορητό υπολογιστή. Ωστόσο, ο φορητός υπολογιστής θα έχει μεγαλύτερο ενεργειακό αποτύπωμα και θα καταναλώνει περισσότερη ενέργεια από το Raspberry Pi 3 ή το Raspberry Pi 4.

Βήμα 2: Εγκαταστήστε το πρόσθετο ESPHome στο Home Assistant (HA)

Το ESPHome είναι ένα πρόσθετο διαθέσιμο στο Home Assistant που θα χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία προσαρμοσμένου υλικολογισμικού και την αναβοσβήνει στον μικροελεγκτή ESP32, NodeMCU ή D1Mini. Ακολουθήστε αυτά τα βήματα για να εγκαταστήσετε το πρόσθετο ESPHome στο HA.

Σε Βοηθός στο σπίτι, παω σε Διαμόρφωση και κάντε κλικ στο Πρόσθετα, Backup & Supervisor.

Κάντε κλικ Κατάστημα πρόσθετων.

Στη γραμμή αναζήτησης, πληκτρολογήστε ESPHome και μετά κάντε κλικ στο ESPHome που αναφέρονται παρακάτω Πρόσθετα κοινότητας Home Assistant.

Κάντε κλικ Εγκαθιστώ.

Αυτό θα εγκαταστήσει τον πίνακα ελέγχου ESPHome στον Βοηθό σπιτιού σας. Μετά την εγκατάσταση, κάντε κλικ Αρχή.

Επίσης ενεργοποιήστε Φρουρός, Αυτόματη ενημέρωση, και Εμφάνιση στην πλαϊνή γραμμή. Στη συνέχεια κάντε κλικ Ανοίξτε το Web UI για την εκκίνηση του πίνακα ελέγχου ESPHome.

Κάντε κλικ +Νέα συσκευή > Να συνεχίσει.

Εισαγάγετε το όνομα για τη διαμόρφωση, όπως π.χ έξυπνος μετρητής ισχύος, και κάντε κλικ Επόμενο.

Επιλέξτε το ESP32 για ESP32 MCU ή ESP8266 εάν χρησιμοποιείτε D1 Mini ή NodeMCU και κάντε κλικ Επόμενο.

Κάντε κλικ Παραλείπω.

Βρείτε το έργο που δημιουργήθηκε πρόσφατα και κάντε κλικ Επεξεργασία.

Στο smart-power-meter.yaml αρχείο, αντιγραφή και επικόλληση αυτόν τον κωδικό YAML.

Τώρα κάντε τις ακόλουθες αλλαγές πριν από την αποθήκευση,

• Αλλάξτε τα διαπιστευτήρια και τους κωδικούς πρόσβασης Wi-Fi.
• Προσθέσαμε α λάμδα λειτουργία για τον υπολογισμό της κατανάλωσης ενέργειας για τροφοδοσία 230 Volt. Αλλά ορισμένες χώρες έχουν 110V ή 120V ως τυπική παροχή, όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες. Εάν ζείτε σε αυτές τις χώρες, φροντίστε να αλλάξετε την τιμή από 230 σε 110 ή 120.

Κάντε κλικ Αποθηκεύσετε και μετά κάντε κλικ Εγκαθιστώ. Επιλέγω Συνδέστε σε αυτόν τον υπολογιστή.

Το ESPHome θα μεταγλωττίσει τον κώδικα και θα δημιουργήσει ένα αρχείο υλικολογισμικού δυαδικού ή .bin, όπως π.χ smart-power-meter.bin. Μπορεί να χρειαστεί λίγος χρόνος για να ολοκληρωθεί.

Μόλις ολοκληρωθεί το υλικολογισμικό, κάντε κλικ Λήψη έργου. Αυτό θα κάνει λήψη του αρχείου υλικολογισμικού .bin στον υπολογιστή σας.

Συνδέστε την πλακέτα NodeMCU, ESP32 ή D1 Mini στον υπολογιστή ή το Mac σας χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο micro USB.

Κατεβάστε το ESPHome-Flasher εργαλείο και εκκινήστε το. Είναι διαθέσιμο για Windows, macOS και Ubuntu.

Επίλεξε το COM λιμάνι, περιηγηθείτε στο .αποθήκη αρχείο υλικολογισμικού και μετά κάντε κλικ Flash ESP.

Αφού αναβοσβήνει το υλικολογισμικό, η συσκευή ESP MCU θα συνδεθεί στο δίκτυο Wi-Fi και θα είναι online στον Πίνακα ελέγχου ESPHome.

Βήμα 3: Συνδέστε τον αισθητήρα σφιγκτήρα ρεύματος AC SCT013 στο ESP

Για να συνδέσετε το SCT013 σε ESP32 ή NodeMCU, μπορείτε να αγοράσετε αυτή η ενότητα στο eBay για διασύνδεση ή σύνδεση του αισθητήρα SCT013 με τα D1 Mini, NodeMCU ή ESP32. Μπορείτε επίσης να δημιουργήσετε ένα, όπως έκανα εγώ, ακολουθώντας αυτό το διάγραμμα κυκλώματος.

Μπορείτε να αγοράσετε μια θηλυκή υποδοχή ήχου 3,5 mm για να συνδέσετε τον αισθητήρα ρεύματος ρεύματος SCT013 AC με ESP ή να αφαιρέσετε το καλώδιο της υποδοχής 3,5 mm SCT013 και στη συνέχεια να τις συνδέσετε στο κύκλωμα.

Μόλις τελειώσετε, ενεργοποιήστε το NodeMCU συνδέοντάς το σε τροφοδοτικό micro USB. Οποιοσδήποτε φορτιστής smartphone με έξοδο 5V θα λειτουργήσει.

Βήμα 4: Βαθμονόμηση των τιμών του αισθητήρα SCT013

Για να μετρήσετε το ρεύμα και να βαθμονομήσετε τον αισθητήρα, πρέπει να τον σφίξετε στο καλώδιο φάσης (συνήθως κόκκινο χρώμα) που προέρχεται από τον μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας στο κουτί διανομής του σπιτιού σας.

Παω σε Πίνακας ελέγχου ESPHome και κάντε κλικ κούτσουρα κάτω από έξυπνος μετρητής ισχύος.

Τα αρχεία καταγραφής θα εμφανίζουν την ισχύ του Wi-Fi και την κατάσταση σύνδεσης.

Σημειώστε το «Μετρημένο ρεύμα»: Κατάσταση αποστολής x.xxxx A με αξία.

Θα πρέπει να είναι παρόμοιο με τις ελάχιστες διακυμάνσεις εάν δεν έχετε νέο φορτίο ON στο σπίτι σας. Συλλέξτε τουλάχιστον 10 τιμές και, στη συνέχεια, αφαιρέστε το μέσο όρο.

Στη συνέχεια, προσθέστε τον ακόλουθο κώδικα στο smart-power-meter.yaml αρχείο κάτω από Αισθητήρας:

φίλτρα:
 - calibrate_linear:
 - 0 -> 0
 - 0.00807 -> 1.2228

Εδώ 0.00807 είναι η μέση τιμή και 1.2228 είναι το πραγματικό ρεύμα που εισέρχεται στο σπίτι μας. Μπορείτε να πάρετε αυτήν την πραγματική τιμή από τον μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας σας.

Εάν ο μετρητής ηλεκτρικής ενέργειας δεν εμφανίζει τρέχουσα τιμή ή δεν έχετε πρόσβαση στον μετρητή, ακολουθήστε την επόμενη μέθοδο για να βαθμονομήσετε τις τιμές του αισθητήρα. Εναλλακτικός τρόπος για τη βαθμονόμηση τιμών αισθητήρα Μπορείτε να αφαιρέσετε το εξωτερικό κάλυμμα από ένα καλώδιο της πλακέτας επέκτασης και να αποκαλύψετε τα εσωτερικά καλώδια.

Στη συνέχεια, σφίξτε τον αισθητήρα SCT013 στο εκτεθειμένο καλώδιο φάσης (κόκκινο καλώδιο) και, στη συνέχεια, εκτελέστε ένα φορτίο, όπως φούρνο μικροκυμάτων ή ανεμιστήρα. Να είστε προσεκτικοί όταν αφαιρείτε το καλώδιο της πλακέτας επέκτασης. Μην κόβετε το καλώδιο και μην τρυπάτε τα εσωτερικά καλώδια.

Ελέγξτε τα αρχεία καταγραφής και, στη συνέχεια, αντικαταστήστε τις τιμές. Αποθηκεύστε το και μετά κάντε κλικ Εγκαθιστώ.

Εφόσον ο έξυπνος μετρητής ισχύος είναι συνδεδεμένος και συνδεδεμένος, μπορείτε να ανεβάσετε τον κωδικό Ασύρματα.

Το νέο υλικολογισμικό θα μεταγλωττιστεί και θα μεταφορτωθεί ασύρματα. Μόλις τελειώσετε, μπορείτε να δείτε τις πραγματικές τρέχουσες τιμές.

Για πιο ακριβείς τιμές, σας προτείνουμε χρησιμοποιήστε ένα πολύμετρο για τη μέτρηση του ρεύματος που αντλείται από μια συσκευή και αναφέρεται από τον αισθητήρα SCT013. Στη συνέχεια, αντικαταστήστε αυτά στο φίλτρα τιμές όπως περιγράφονται παραπάνω.

Βήμα 5: Διαμορφώστε τον πίνακα εργαλείων ενέργειας στο Home Assistant

Για να διαμορφώσετε τον πίνακα εργαλείων ενέργειας στο Home Assistant, πρέπει να προσθέσετε τον αισθητήρα στο Home Assistant. Τα βήματα είναι τα εξής.

Παω σε Διαμόρφωση> Συσκευές και υπηρεσίες > Προσθήκη ενοποίησης.

Αναζητήστε και κάντε κλικ ESPHome.

Εισάγετε το διεύθυνση IP του αισθητήρα (μπορείτε να το βρείτε στα αρχεία καταγραφής) και κάντε κλικ Υποβάλλουν.

Επιλέξτε την περιοχή και κάντε κλικ Φινίρισμα.

Κάντε κλικ έξυπνος μετρητής ισχύος και μετά κάντε κλικ 1 συσκευή.

Κάντε κλικ Προσθήκη στο Lovelace.

Επιλέξτε α Δωμάτιο (επιλέξτε την προεπιλεγμένη αν δεν έχετε δημιουργήσει ακόμη δωμάτια) και κάντε κλικ Επόμενο.

Αυτό θα προσθέσει τις οντότητες.

Μπορείτε να προσαρμόσετε περαιτέρω τις κάρτες στο δωμάτιό σας για να προσθέσετε ένα μετρητή που δείχνει την τρέχουσα ζήτηση.

Μπορείτε επίσης να προσθέσετε όμορφα γραφήματα, χρησιμοποιώντας ενσωμάτωση κάρτας mini-graph.

Βήμα 6: Παρακολουθήστε την ημερήσια/μηνιαία/ετήσια χρήση ενέργειας με το Home Assistant

Ο ενεργειακός πίνακας εργαλείων εισήχθη στο Home Assistant με την κυκλοφορία του HA 2021.8, το οποίο διευκολύνει τη λήψη οξυδερκών πληροφοριών σχετικά με την καθημερινή, μηνιαία ή ετήσια χρήση ενέργειας. Μπορείτε να έχετε γρήγορη πρόσβαση στο ταμπλό από την πλαϊνή γραμμή και να ελέγξετε πόση ενέργεια καταναλώνεται σήμερα. Μπορείτε επίσης να αναλύσετε τη χρήση σε ώρες.

Για να μάθετε περισσότερα, ανατρέξτε στην ενότητα διαχείρισης ενέργειας της τεκμηρίωσης του Home Assistant.

Να είστε έξυπνοι, εξοικονομήστε ενέργεια

Εκτός από την παρακολούθηση της χρήσης ενέργειας από ολόκληρο το σπίτι, μπορείτε να κατασκευάσετε πολλούς έξυπνους αισθητήρες παρακολούθησης ενέργειας χρησιμοποιώντας αισθητήρα SCT013 ή PZEM-004T για να παρακολουθείτε ενεργά και με ακρίβεια τη χρήση ενέργειας από το άτομο ή συγκεκριμένες οικιακές συσκευές, όπως HVAC, ηλεκτρικές θερμάστρες, κινητήρες, θερμοπίδακες, και τα λοιπά. Αυτό σας ενημερώνει επίσης για την κατάσταση της δραστηριότητας της συσκευής, δηλαδή εάν είναι ON ή OFF.

Στη συνέχεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις πληροφορίες ως συμβάντα στο Home Assistant για να δημιουργήσετε αυτοματισμούς, όπως για την αποστολή ειδοποιήσεων στο smartphone σας ή μέσω της Alexa ή του Google Assistant.

Πόση ενέργεια καταναλώνει ο υπολογιστής σας; (Και 8 τρόποι να το περιορίσεις)

Αναρωτιέστε αν οι υπολογιστές χρησιμοποιούν πολλή ενέργεια; Ήρθε η ώρα να μάθετε πόση ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνει ο υπολογιστής σας και πώς να τη μειώσετε.

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα