Comment construire un moniteur d'énergie domestique bricolage à l'aide de l'ESP8266

Un système intelligent de surveillance de l'énergie basé sur l'IoT (Internet des objets) vous permet de suivre en temps réel la consommation d'énergie de votre domicile ou de votre bureau. Le système collecte les données dans les journaux et les affiche de manière significative que vous pouvez ensuite utiliser pour effectuer des actions, telles que le son et alerter ou envoyer des notifications sur votre smartphone ou Alexa/Google Assistant pour une consommation d'énergie élevée ou lorsque la consommation d'énergie atteint un certain au seuil. En outre, cela vous aide également à économiser de l'énergie et à éviter le gaspillage.

Dans ce guide, vous apprendrez à construire un dispositif intelligent de surveillance de l'énergie ou un compteur d'électricité intelligent à partir de zéro à l'aide d'un module ESP8266, tel que NodeMCU, ESP32, ou Mini D1, et SCT013—un capteur de courant alternatif non invasif.

Choses dont vous aurez besoin

Pour construire cet appareil intelligent de surveillance de l'énergie, vous avez besoin des éléments suivants,

• Un microcontrôleur NodeMCU, D1 Mini ou ESP32. Pour ce projet, nous avons utilisé NodeMCU (ESP8266).
• Un capteur de pince de courant alternatif non invasif SCT013 30A 1V. Vous pouvez également utiliser un capteur SCT013 de 5 A 1 V, 10 A 1 V, 15 A 1 V, 20 A 1 V, 50 A 1 V ou 100 A 1 V selon vos besoins.
• Câble microUSB
• Un PCB à usage général
• Un condensateur 10µf 16V
• Deux résistances 10K (1/4 watt)
• Une résistance de 33 ohms (1/4 watt)

Ce projet de bricolage implique une tension/courant alternatif, ce qui est mortel. Si vous n'êtes pas expérimenté, arrêtez-vous ici ou continuez à vos risques et périls.

Étapes pour construire un dispositif intelligent de surveillance de l'énergie

Vous trouverez ci-dessous les étapes que vous pouvez suivre pour créer un dispositif de surveillance de l'énergie intelligent basé sur l'IoT pour suivre la consommation d'énergie.

Étape 1: Installer et configurer l'assistant domestique

Suivez notre précédent guide de bricolage pour installer et configurer l'assistant domestique sur Raspberry Pi. Si vous n'avez pas de Raspberry Pi, vous pouvez également utiliser votre ancien ordinateur portable. Cependant, l'ordinateur portable aura une empreinte énergétique plus importante et consommera plus d'énergie que le Raspberry Pi 3 ou le Raspberry Pi 4.

Étape 2: Installer le module complémentaire ESPHome dans Home Assistant (HA)

ESPHome est un module complémentaire disponible dans l'assistant domestique qui sera utilisé pour créer un micrologiciel personnalisé et le flasher sur le microcontrôleur ESP32, NodeMCU ou D1Mini. Suivez ces étapes pour installer le module complémentaire ESPHome dans HA.

Dans Assistante à domicile, aller à Configuration et cliquez sur Modules complémentaires, sauvegardes et superviseur.

Cliquez sur Magasin complémentaire.

Dans la barre de recherche, tapez ESPAccueil puis cliquez sur ESPAccueil répertorié sous Modules complémentaires de la communauté Home Assistant.

Cliquez sur Installer.

Cela installera le tableau de bord ESPHome dans votre Home Assistant. Après l'installation, cliquez sur Démarrer.

Activez également Chien de garde, Mise à jour automatique, et Afficher dans la barre latérale. Puis clique Ouvrir l'interface utilisateur Web pour lancer le tableau de bord ESPHome.

Cliquez sur +Nouvel appareil > Continuez.

Saisissez le nom de la configuration, par exemple compteur de puissance intelligent, et cliquez Suivant.

Sélectionnez ESP32 pour ESP32 MCU ou ESP8266 si vous utilisez D1 Mini ou NodeMCU et cliquez sur Suivant.

Cliquez sur Sauter.

Trouvez le projet nouvellement créé et cliquez sur Éditer.

Dans le smart-power-meter.yaml fichier, copier et coller ce code YAML.

Effectuez maintenant les modifications suivantes avant d'enregistrer,

• Modifiez les informations d'identification et les mots de passe Wi-Fi.
• Nous avons ajouté un lambda fonction de calcul de la consommation d'énergie pour une alimentation de 230 volts. Mais certains pays ont 110V ou 120V comme alimentation standard, comme les États-Unis. Si vous vivez dans ces pays, assurez-vous de changer la valeur de 230 à 110 ou 120.

Cliquez sur sauvegarder puis cliquez Installer. Choisir Branchez-vous sur cet ordinateur.

L'ESPHome compilera le code et créera un fichier de firmware binaire ou .bin, tel que smart-power-meter.bin. Cela peut prendre un certain temps.

Une fois le firmware compilé, cliquez sur Télécharger le projet. Cela téléchargera le fichier du micrologiciel .bin sur votre PC.

Connectez la carte NodeMCU, ESP32 ou D1 Mini à votre PC ou Mac à l'aide d'un câble micro USB.

Télécharger le ESPHome-Clignotant outil et lancez-le. Il est disponible pour Windows, macOS et Ubuntu.

Sélectionnez le COM port, accédez au .poubelle fichier du firmware, puis cliquez sur Flash ESP.

Après avoir flashé le firmware, l'appareil ESP MCU se connectera au réseau Wi-Fi et sera en ligne dans le tableau de bord ESPHome.

Étape 3: Connectez le capteur de pince de courant CA SCT013 à l'ESP

Pour connecter le SCT013 à ESP32 ou NodeMCU, vous pouvez acheter ce module sur eBay pour interfacer ou connecter le capteur SCT013 avec D1 Mini, NodeMCU ou ESP32. Vous pouvez également en construire un, comme je l'ai fait, en suivant ce schéma de circuit.

Vous pouvez acheter une prise audio femelle de 3,5 MM pour connecter le capteur de courant alternatif SCT013 à l'ESP ou dénuder le fil de la prise SCT013 de 3,5 mm, puis les connecter au circuit.

Une fois cela fait, allumez NodeMCU en le connectant à une alimentation micro USB. Tout chargeur de smartphone avec sortie 5V fonctionnera.

Étape 4: Calibrer les valeurs du capteur SCT013

Pour mesurer le courant et calibrer le capteur, vous devez le pincer sur le fil de phase (généralement de couleur rouge) venant du compteur électrique jusqu'au boîtier de distribution de votre maison.

Aller à Tableau de bord ESPHome et cliquez Journaux en dessous de compteur de puissance intelligent.

Les journaux afficheront la force du Wi-Fi et l'état de la connexion.

Notez le « Courant mesuré »: état d'envoi x.xxxx A avec évaluer.

Il devrait être similaire avec des fluctuations infimes si vous n'avez pas de nouvelle charge allumée dans votre maison. Recueillez au moins 10 valeurs, puis retirez la moyenne.

Ajoutez ensuite le code suivant dans le smart-power-meter.yaml déposer sous Capteur:

filtres :
 - calibre_linéaire :
 - 0 -> 0
 - 0.00807 -> 1.2228

Ici 0.00807 est la valeur moyenne et 1.2228 est le courant réel aspiré dans notre maison. Vous pouvez obtenir cette valeur réelle à partir de votre compteur d'électricité.

Si votre compteur d'électricité n'affiche pas de valeur actuelle ou si vous n'avez pas accès au compteur, suivez la méthode suivante pour calibrer les valeurs du capteur. Autre moyen d'étalonner les valeurs des capteurs Vous pouvez retirer le revêtement extérieur d'un câble de carte d'extension et exposer les fils internes.

Fixez ensuite le capteur SCT013 sur le fil de phase dénudé (fil rouge), puis faites fonctionner une charge, telle qu'un micro-ondes ou un ventilateur. Soyez prudent lorsque vous dénudez le câble de la carte d'extension. Ne coupez pas le câble et ne percez pas les fils internes.

Vérifiez les journaux, puis remplacez les valeurs. Enregistrez-le puis cliquez sur Installer.

Étant donné que smart-power-meter est connecté et en ligne, vous pouvez télécharger le code Sans fil.

Le nouveau firmware sera compilé et téléchargé sans fil. Une fois cela fait, vous pouvez voir les valeurs actuelles réelles.

Pour des valeurs plus précises, nous vous recommandons utiliser un multimètre pour mesurer le courant consommé par un appareil et remonté par le capteur SCT013. Remplacez ensuite ceux du filtres valeurs telles que décrites ci-dessus.

Étape 5: Configurer le tableau de bord énergétique dans Home Assistant

Pour configurer le tableau de bord énergétique dans Home Assistant, vous devez ajouter le capteur à Home Assistant. Les étapes sont les suivantes.

Aller à Configuration> Périphériques et services> Ajouter l'intégration.

Cherchez et cliquez ESPHome.

Entrer le adresse IP du capteur (vous pouvez le trouver dans les journaux) et cliquez sur Nous faire parvenir.

Choisissez la zone et cliquez Finir.

Cliquez sur compteur de puissance intelligent puis cliquez 1 appareil.

Cliquez sur Ajouter à lovelace.

Sélectionner un Salle (sélectionnez celui par défaut si vous n'avez pas encore créé de pièces) et cliquez sur Suivant.

Cela ajoutera les entités.

Vous pouvez personnaliser davantage les cartes de votre chambre pour ajouter une jauge indiquant la demande actuelle.

Vous pouvez également ajouter de beaux graphiques, en utilisant intégration de carte mini-graphique.

Étape 6: Suivre la consommation d'énergie quotidienne/mensuelle/annuelle avec Home Assistant

Le tableau de bord énergétique a été introduit dans Home Assistant avec la sortie de HA 2021.8, ce qui permet d'obtenir facilement des informations pertinentes sur votre consommation d'énergie quotidienne, mensuelle ou annuelle. Vous pouvez accéder rapidement au tableau de bord à partir de la barre latérale et vérifier la quantité d'énergie utilisée aujourd'hui. Vous pouvez également décomposer l'utilisation en heures.

Pour en savoir plus, reportez-vous à la section gestion de l'énergie de la documentation Home Assistant.

Soyez intelligent, économisez de l'énergie

En plus de surveiller la consommation d'énergie de toute la maison, vous pouvez créer plusieurs capteurs intelligents de surveillance de l'énergie à l'aide du capteur SCT013 ou PZEM-004T. pour suivre activement et avec précision la consommation d'énergie par les appareils ménagers individuels ou spécifiques, tels que le CVC, les radiateurs électriques, les moteurs, les geysers, etc. Cela vous permet également de connaître l'état d'activité de l'appareil, c'est-à-dire s'il est allumé ou éteint.

Vous pouvez ensuite utiliser ces informations comme événements dans l'assistant domestique pour créer une automatisation, comme vous envoyer des notifications sur votre smartphone ou via Alexa ou Google Assistant.

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