כיצד לבנות צג אנרגיה ביתי בעצמך באמצעות ESP8266

מערכת ניטור אנרגיה חכמה מבוססת IoT (Internet of Things) מאפשרת לך לעקוב אחר צריכת האנרגיה בבית או במשרד שלך בזמן אמת. המערכת אוספת את הנתונים ביומנים ומציגה אותם בצורה משמעותית שתוכל להמשיך להשתמש בה כדי לבצע פעולות, כגון צליל התראה או שלח התראות בטלפון החכם שלך או ב-Alexa/Google Assistant עבור צריכת חשמל גבוהה או כאשר צריכת האנרגיה מגיעה לרמה מסוימת מפתן. חוץ מזה, זה גם עוזר לך לחסוך בחשמל ולמנוע בזבוז.

במדריך זה תלמדו לבנות מכשיר חכם לניטור אנרגיה או מד חשמל חכם מאפס באמצעות מודול ESP8266, כגון NodeMCU, ESP32, אוֹ D1 מיני, ו SCT013-חיישן זרם AC לא פולשני.

דברים שתצטרכו

כדי לבנות מכשיר ניטור אנרגיה חכם זה, אתה צריך את הדברים הבאים,

• מיקרו-בקר של NodeMCU, D1 Mini או ESP32. עבור פרויקט זה, השתמשנו ב-NodeMCU (ESP8266).
• חיישן מהדק זרם AC לא פולשני SCT013 30A 1V. אתה יכול גם להשתמש בחיישן 5A 1V, 10A 1V, 15A 1V, 20A 1V, 50A 1V, או 100A 1V מדורג SCT013 לפי הדרישה שלך.
• כבל MicroUSB
• PCB לשימוש כללי
• קבל 10µf 16V
• שני נגדים של 10K (1/4 וואט)
• נגד אחד 33 אוהם (1/4 וואט)

פרויקט עשה זאת בעצמך זה כולל מתח / זרם AC, שהוא קטלני. אם אינך מנוסה, עצור כאן או המשך באחריותך בלבד.

שלבים לבניית מכשיר חכם לניטור אנרגיה

להלן השלבים שתוכל לבצע כדי לבנות מכשיר ניטור אנרגיה חכם מבוסס IoT למעקב אחר צריכת החשמל.

שלב 1: התקן והגדרת Home Assistant

עקוב אחר מדריך ה-DIY הקודם שלנו התקן והגדר את עוזר הבית ב-Raspberry Pi. אם אין לך Raspberry Pi, אתה יכול גם להשתמש במחשב הנייד הישן שלך. עם זאת, למחשב הנייד תהיה טביעת רגל אנרגיה גדולה יותר ויצרוך יותר חשמל מאשר Raspberry Pi 3 או Raspberry Pi 4.

שלב 2: התקן את תוסף ESPHome ב-Home Assistant (HA)

ESPHome הוא תוסף זמין ב-Home Assistant אשר ישמש ליצירת קושחה מותאמת אישית ולהבזק אותה במיקרו-בקר ESP32, NodeMCU או D1Mini. בצע את השלבים הבאים כדי להתקין את התוסף ESPHome ב-HA.

ב עוזר בית, לך ל תְצוּרָה ולחץ על תוספות, גיבויים ומפקח.

נְקִישָׁה חנות תוספות.

בשורת החיפוש, הקלד ESPHome ולאחר מכן לחץ על ESPHome המפורטים מתחת תוספות קהילת עוזר בית.

נְקִישָׁה להתקין.

פעולה זו תתקין את לוח המחוונים של ESPHome ב-Home Assistant שלך. לאחר ההתקנה, לחץ הַתחָלָה.

אפשר גם כֶּלֶב שְׁמִירָה, עדכון אוטומטי, ו הצג בסרגל הצד. לאחר מכן לחץ פתח את ממשק המשתמש באינטרנט כדי להשיק את לוח המחוונים של ESPHome.

נְקִישָׁה +מכשיר חדש > לְהַמשִׁיך.

הזן את השם עבור התצורה, כגון מד כוח חכם, ולחץ הַבָּא.

בחר את ה-ESP32 עבור ESP32 MCU או ESP8266 אם אתה משתמש ב-D1 Mini או NodeMCU ולחץ על הַבָּא.

נְקִישָׁה לדלג.

מצא את הפרויקט החדש שנוצר ולחץ לַעֲרוֹך.

בתוך ה smart-power-meter.yaml קובץ, העתק והדבק קוד YAML זה.

כעת בצע את השינויים הבאים לפני השמירה,

• שנה את אישורי ה-Wi-Fi והסיסמאות.
• הוספנו א למבדה פונקציה לחישוב צריכת החשמל עבור אספקת 230 וולט. אבל במדינות מסוימות יש 110V או 120V כספק סטנדרטי, כמו ארצות הברית. אם אתה גר במדינות אלו, הקפד לשנות את הערך מ-230 ל-110 או 120.

נְקִישָׁה להציל ולאחר מכן לחץ להתקין. בחר חבר למחשב הזה.

ה-ESPHome יקמפל את הקוד ויצור קובץ קושחה בינארי או .bin, כגון smart-power-meter.bin. זה עשוי להימשך זמן מה.

לאחר הידור הקושחה, לחץ הורד את הפרויקט. פעולה זו תוריד את קובץ הקושחה .bin למחשב האישי שלך.

חבר את לוח ה-NodeMCU, ESP32 או D1 Mini למחשב האישי או ה-Mac שלך באמצעות כבל מיקרו USB.

הורד את ESPHome-Flasher הכלי והפעל אותו. זה זמין עבור Windows, macOS ואובונטו.

בחר את COM יציאה, עיין ב- .פַּח קובץ קושחה ולאחר מכן לחץ פלאש ESP.

לאחר הבהוב הקושחה, המכשיר ESP MCU יתחבר לרשת ה-Wi-Fi ויהיה מקוון ב-ESPHome Dashboard.

שלב 3: חבר את חיישן מהדק זרם AC SCT013 ל-ESP

כדי לחבר את SCT013 ל-ESP32 או NodeMCU, אתה יכול לקנות המודול הזה באיביי לממשק או לחבר את חיישן SCT013 עם D1 Mini, NodeMCU או ESP32. אתה יכול גם לבנות אחד, כמו שעשיתי, על ידי ביצוע דיאגרמת המעגלים הזו.

אתה יכול לקנות שקע שמע נקבה בגודל 3.5 מ"מ כדי לחבר את חיישן הצדפה זרם SCT013 AC עם ESP או להפשיט את חוט שקע 3.5 מ"מ SCT013 ואז לחבר אותם למעגל.

לאחר שתסיים, הפעל את NodeMCU על ידי חיבורו לספק כוח מיקרו USB. כל מטען לסמארטפון עם פלט 5V יעבוד.

שלב 4: כייל את ערכי החיישן SCT013

כדי למדוד את הזרם ולכייל את החיישן, עליך להדק אותו על חוט הפאזה (בדרך כלל צבע אדום) המגיע ממד החשמל לקופסת החלוקה של הבית שלך.

לך ל לוח המחוונים של ESPHome ולחץ יומנים תַחַת מד כוח חכם.

היומנים יציגו את חוזק ה-Wi-Fi ואת מצב החיבור.

שים לב ל 'זרם נמדד': מצב שליחת x.xxxx A עם ערך.

זה אמור להיות דומה עם תנודות דקות אם אין לך עומס חדש מופעל בבית שלך. אסוף לפחות 10 ערכים ואז הוצא את הממוצע.

לאחר מכן הוסף את הקוד הבא ב- smart-power-meter.yaml קובץ תחת חיישן:

מסננים:
 - calibrate_linear:
 - 0 -> 0
 - 0.00807 -> 1.2228

כאן 0.00807 הוא הערך הממוצע ו 1.2228 הוא הזרם האמיתי שנמשך לתוך הבית שלנו. אתה יכול לקבל את הערך האמיתי הזה ממונה החשמל שלך.

אם מד החשמל שלך לא מציג ערך נוכחי, או שאין לך גישה למד, בצע את השיטה הבאה כדי לכייל את ערכי החיישן. דרך חלופית לכיול ערכי חיישן אתה יכול להסיר את הכיסוי החיצוני מכבל לוח מאריך ולחשוף את החוטים הפנימיים.

לאחר מכן מהדקים את חיישן SCT013 על חוט הפאזה החשוף (חוט אדום) ולאחר מכן הפעל עומס, כגון מיקרוגל או מאוורר. היזהר בעת הוצאת כבל לוח ההארכה. אין לחתוך את הכבל או לנקב דרך החוטים הפנימיים.

בדוק את היומנים ולאחר מכן החלף את הערכים. שמור אותו ולאחר מכן לחץ להתקין.

מכיוון ש-Smart-power-meter מחובר ומקוון, אתה יכול להעלות את הקוד באופן אלחוטי.

הקושחה החדשה תורכב ותועלה באופן אלחוטי. לאחר שתסיים, תוכל לראות את הערכים הנוכחיים בפועל.

לערכים מדויקים יותר, אנו ממליצים עליך להשתמש במולטימטר כדי למדוד את הזרם שנמשך על ידי מכשיר ומדווח על ידי חיישן SCT013. לאחר מכן החלף את אלה ב- מסננים ערכים כמתואר לעיל.

שלב 5: הגדר את לוח המחוונים של האנרגיה ב-Home Assistant

כדי להגדיר את לוח המחוונים לאנרגיה ב-Home Assistant, עליך להוסיף את החיישן ל-Home Assistant. השלבים הם כדלקמן.

לך ל תצורה> התקנים ושירותים> הוסף אינטגרציה.

חפש ולחץ ESPHome.

להיכנס ל כתובת ה - IP של החיישן (תוכל למצוא את זה ביומנים) ולחץ שלח.

בחר את האזור ולחץ סיים.

נְקִישָׁה מד כוח חכם ולאחר מכן לחץ מכשיר אחד.

נְקִישָׁה הוסף ל-lovelace.

תבחר חֶדֶר (בחר את ברירת המחדל אם עדיין לא יצרת חדרים) ולחץ הַבָּא.

זה יוסיף את הישויות.

אתה יכול להתאים אישית את הכרטיסים בחדר שלך כדי להוסיף מד המראה את הביקוש הנוכחי.

אתה יכול גם להוסיף גרפים יפים, באמצעות שילוב כרטיסי מיני גרף.

שלב 6: עקוב אחר צריכת האנרגיה היומית/חודשית/שנתית בעזרת Home Assistant

לוח המחוונים של אנרגיה הוצג ב-Home Assistant עם שחרורו של HA 2021.8, המקל על קבלת מידע מעמיק על צריכת האנרגיה היומית, החודשית או השנתית שלך. אתה יכול לגשת במהירות ללוח המחוונים מהסרגל הצדדי ולבדוק כמה אנרגיה מנוצלת היום. אתה יכול גם לפרק את השימוש בשעות.

למידע נוסף, עיין בסעיף ניהול אנרגיה בתיעוד Home Assistant.

היה חכם, חסוך באנרגיה

מלבד ניטור צריכת החשמל על ידי כל הבית, אתה יכול לבנות מספר חיישני ניטור אנרגיה חכמים באמצעות חיישן SCT013 או PZEM-004T לעקוב באופן פעיל ומדויק אחר שימוש בחשמל על ידי מכשירי חשמל ביתיים בודדים או ספציפיים, כגון HVAC, תנורי חימום חשמליים, מנועים, גייזרים, וכו ' זה גם מאפשר לך לדעת את מצב הפעילות של המכשיר, כלומר אם הוא מופעל או כבוי.

לאחר מכן תוכל להשתמש במידע זה כאירועים ב-Home Assistant כדי ליצור אוטומציה, כגון שליחת התראות בטלפון החכם שלך או דרך Alexa או Google Assistant.

כמה אנרגיה משתמש המחשב שלך? (ו-8 דרכים לקצץ)

תוהה אם מחשבים צורכים הרבה חשמל? זה הזמן ללמוד כמה חשמל משתמש המחשב וכיצד להפחית אותו.

קרא הבא

על הסופר