Cómo construir un monitor de energía doméstico de bricolaje con el ESP8266
Un sistema inteligente de monitoreo de energía basado en IoT (Internet de las cosas) le permite rastrear el uso de energía en su hogar u oficina en tiempo real. El sistema recopila los datos en registros y los muestra de una manera significativa que puede usar para tomar medidas, como generar una alerta o enviar notificaciones en su teléfono inteligente o Alexa/Google Assistant para un uso elevado de energía o cuando el uso de energía alcanza un cierto límite. . Además, también ayuda a ahorrar energía y evitar el desperdicio.
En esta guía, aprenderá cómo construir un dispositivo de monitoreo de energía inteligente o un medidor de electricidad inteligente desde cero usando un módulo ESP8266 como NodoMCU, ESP32, o Mini D1y SCT013—un sensor de corriente CA no invasivo.
Cosas que necesitarás
Para construir este dispositivo inteligente de monitoreo de energía, necesita lo siguiente,
- Un microcontrolador NodeMCU, D1 Mini o ESP32. Para este proyecto, utilizamos NodeMCU (ESP8266).
- Un sensor de pinza amperimétrica SCT013 30A 1V AC no invasivo. También puede usar un sensor SCT013 clasificado 5A 1V, 10A 1V, 15A 1V, 20A 1V, 50A 1V o 100A 1V según sus necesidades.
- Cable microUSB
- Una placa de circuito impreso de propósito general
- Un capacitor de 10µf 16V
- Dos resistencias de 10K (1/4 de vatio)
- Una resistencia de 33 ohmios (1/4 de vatio)
Este proyecto de bricolaje involucra voltaje/corriente de CA, que es letal. Si no tiene experiencia, deténgase aquí o continúe bajo su propio riesgo.
Pasos para construir un dispositivo inteligente de monitoreo de energía
A continuación se muestran los pasos que puede seguir para crear un dispositivo inteligente de monitoreo de energía basado en IoT para rastrear el consumo de energía.
Paso 1: Instalar y configurar Home Assistant
Siga nuestra guía de bricolaje anterior para instalar y configurar Home Assistant en Raspberry Pi. Si no tienes una Raspberry Pi, también puedes usar tu vieja computadora portátil. Sin embargo, la computadora portátil tendrá una mayor huella de energía y consumirá más energía que la Raspberry Pi 3 o la Raspberry Pi 4.
Paso 2: Instale el complemento ESPHome en Home Assistant (HA)
ESPHome es un complemento disponible en Home Assistant que se utilizará para crear firmware personalizado y flashear en el microcontrolador ESP32, NodeMCU o D1Mini. Siga estos pasos para instalar el complemento ESPHome en HA.
En el interior asistente de la casavamos para Ajustes y haga clic Complementos, Backups y Supervisor.
Hacer clic Tienda de complementos.
En la barra de búsqueda, escriba ESPInicio y luego haga clic ESPInicio listado en Complementos de la comunidad de Home Assistant.
Hacer clic Instalar en pc.
Esto instalará ESPHome Dashboard en tu Home Assistant. Después de la instalación, haga clic en Para comenzar.
también activar perro guardián, Actualización automática, y Mostrar en la barra lateral. luego haga clic Interfaz de usuario web abierta para iniciar el panel ESPHome.
Hacer clic +Nuevo dispositivo > Continuar.
Introduzca el nombre de la configuración, como medidor de energía inteligente, y haga clic Próximo.
Seleccione ESP32 para ESP32 MCU o ESP8266 si usa D1 Mini o NodeMCU y haga clic en Próximo.
Hacer clic Salto.
Busque el proyecto recién creado y haga clic en Para editar.
En el smart-power-meter.yaml archivar, copiar y pegar este código YAML.
Ahora haga los siguientes cambios antes de guardar,
- Cambie la credencial y las contraseñas de Wi-Fi.
- agregamos un lambda función para calcular el consumo de energía para una fuente de 230 voltios. Pero algunos países tienen 110V o 120V como suministro estándar, como Estados Unidos. Si vive en estos países, asegúrese de cambiar el valor de 230 a 110 o 120.
Hacer clic Ahorrar y luego haga clic Instalar en pc. Escoger Conéctese a esta computadora.
ESPHome compilará el código y creará un archivo de firmware binario o .bin como smart-power-meter.bin. Esto puede tardar un tiempo en completarse.
Después de compilar el firmware, haga clic en descargar proyecto. Esto descargará el archivo de firmware .bin a su PC.
Conecte la placa NodeMCU, ESP32 o D1 Mini a su PC o Mac mediante un cable micro USB.
Descargar el ESP casa intermitente herramienta y ponerlo en marcha. Está disponible para Windows, macOS y Ubuntu.
Selecciona el CON puerto, navegar a .compartimiento archivo de firmware y haga clic en flash ESP.
Después de actualizar el firmware, el dispositivo ESP MCU se conectará a la red Wi-Fi y se conectará en el panel de ESPHome.
Paso 3: conecte el sensor de pinza amperimétrica de CA SCT013 al ESP
Para conectar SCT013 a ESP32 o NodeMCU, puede comprar este módulo en eBay para conectar o conectar el sensor SCT013 con D1 Mini, NodeMCU o ESP32. También puede construir uno como lo hice yo siguiendo este diagrama de circuito.
Puede comprar un conector de audio hembra de 3,5 mm para conectar el sensor de corriente CA SCT013 con ESP, o sacar el cable del conector de 3,5 mm SCT013 y conectarlos al circuito.
Una vez hecho esto, encienda el NodeMCU conectándolo a una fuente de alimentación micro USB. Cualquier cargador de teléfono inteligente con salida de 5V funcionará.
Paso 4: Calibre los valores del sensor SCT013
Para medir la corriente y calibrar el sensor, debe conectarlo al cable de fase (generalmente de color rojo) que va del medidor eléctrico a la caja de distribución de su hogar.
Vamos para ESPPanel de inicio y haga clic Histórico bajo medidor de potencia inteligente.
Los registros mostrarán la potencia de Wi-Fi y el estado de la conexión.
anote la ‘Corriente medida’: estado de envío x.xxxx A con valor.
Debería ser similar con la fluctuación de minutos si no tiene una nueva carga ENCENDIDA en su casa. Reúna al menos 10 valores y luego tome el promedio.
Luego agregue el siguiente código en smart-power-meter.yaml archivar bajo Sensor:
filters:
- calibrate_linear:
- 0 -> 0
- 0.00807 -> 1.2228Aqui 0.00807 es el valor medio y 1.2228 es la corriente real dibujada en nuestra casa. Puede obtener este valor real de su medidor de electricidad.
Si su medidor de electricidad no muestra un valor actual o no tiene acceso al medidor, siga el siguiente método para calibrar los valores del sensor. Manera alternativa de calibrar los valores del sensor Puede despegar la cubierta exterior de un cable de placa de extensión y exponer los cables internos.
Luego, sujete el sensor SCT013 al cable de fase expuesto (cable rojo) y ejecute una carga, como un microondas o un ventilador. Tenga cuidado al retirar el cable de la placa de extensión. No corte el cable ni perfore los hilos internos.
Verifique los registros y reemplace los valores. Guárdelo y haga clic Instalar en pc.
Como el medidor de energía inteligente está conectado y en línea, puede cargar el código Sin hilo.
El nuevo firmware se compilará y cargará de forma inalámbrica. Una vez hecho esto, puede ver los valores actuales reales.
Para valores más precisos, recomendamos usar un multímetro para medir la corriente consumida por un dispositivo y reportada por el sensor SCT013. Luego reemplace el filtros valores descritos anteriormente.
Paso 5: configurar el panel de energía en Home Assistant
Para configurar el panel de alimentación en Home Assistant, debe agregar el sensor a Home Assistant. Los pasos son los siguientes.
Vamos para Configuración > Dispositivos y Servicios > Añadir Integración.
buscar y hacer clic ESPInicio.
introducir el dirección IP sensor (puede encontrar esto en los registros) y haga clic en Mandar.
Elija el área y haga clic finalizar.
Hacer clic medidor de energía inteligente y luego haga clic 1 dispositivo
Hacer clic Añadir al bucle de amor.
Seleccione uno Sala de estar (seleccione predeterminado si aún no ha creado ninguna sala) y haga clic en Próximo.
Esto agregará las entidades.
Puede personalizar aún más las tarjetas en su habitación para agregar un indicador que muestre la demanda actual.
También puede agregar hermosos gráficos, usando integración de tarjeta minigráfica.
Paso 6: Realice un seguimiento del uso de energía diario/mensual/anual con Home Assistant
El panel de energía se introdujo en Home Assistant con el lanzamiento de HA 2021.8, lo que facilita obtener información detallada sobre su uso de energía diario, mensual o anual. Puede acceder rápidamente al tablero en la barra lateral y verificar cuánta energía se está utilizando hoy. También puede dividir el uso en horas.
Para obtener más información, consulte la sección de administración de energía de la documentación de Home Assistant.
Sea inteligente, ahorre energía
Además de monitorear el uso de energía en toda su casa, puede construir múltiples sensores inteligentes de monitoreo de energía utilizando el sensor SCT013 o PZEM-004T para rastrear de forma activa y precisa el uso de energía por electrodomésticos individuales o específicos, como HVAC, calentadores eléctricos, motores, géiseres, etc. . Esto también le permite conocer el estado de actividad del aparato, es decir, si está encendido o apagado.
Puede usar esta información como eventos en Home Assistant para crear automatización, como enviar notificaciones en su teléfono inteligente o mediante Alexa o Google Assistant.