يسمح لك نظام مراقبة الطاقة الذكي القائم على إنترنت الأشياء (IoT) بتتبع استخدام الطاقة في منزلك أو مكتبك في الوقت الفعلي. يجمع النظام البيانات في السجلات ويعرضها بطريقة هادفة يمكنك استخدامها بشكل أكبر لأداء الإجراءات ، مثل الصوت والصورة تنبيه أو إرسال إشعارات على هاتفك الذكي أو مساعد Alexa / Google لاستخدام الطاقة العالية أو عندما يصل استخدام الطاقة إلى حد معين عتبة. إلى جانب ذلك ، يساعدك أيضًا في الحفاظ على الطاقة ومنع الهدر.
في هذا الدليل ، ستتعلم إنشاء جهاز ذكي لمراقبة الطاقة أو عداد كهرباء ذكي من نقطة الصفر باستخدام وحدة ESP8266 ، مثل NodeMCU, ESP32 ، أو D1 ميني، و SCT013—مستشعر تيار متردد غير جراحي.
الأشياء ستحتاج
لبناء هذا الجهاز الذكي لمراقبة الطاقة ، فأنت بحاجة إلى ما يلي ،
- متحكم NodeMCU أو D1 Mini أو ESP32. بالنسبة لهذا المشروع ، استخدمنا NodeMCU (ESP8266).
- جهاز استشعار المشبك التيار المتردد غير الغازية 30 أمبير 1 فولت SCT013. يمكنك أيضًا استخدام مستشعر SCT013 المصنف 5A 1V أو 10A 1V أو 15A 1V أو 20A 1V أو 50A 1V أو 100A 1V وفقًا لمتطلباتك.
- كابل MicroUSB
- ثنائي الفينيل متعدد الكلور للأغراض العامة
- مكثف 10µf 16V
- اثنان من المقاومات 10K (1/4 واط)
- مقاوم واحد 33 أوم (1/4 وات)
يتضمن مشروع DIY هذا جهد / تيار تيار متردد ، وهو قاتل. إذا لم تكن من ذوي الخبرة ، فتوقف هنا أو استمر على مسؤوليتك الخاصة.
خطوات بناء جهاز ذكي لمراقبة الطاقة
فيما يلي الخطوات التي يمكنك اتباعها لبناء جهاز ذكي لمراقبة الطاقة قائم على إنترنت الأشياء لتتبع استهلاك الطاقة.
الخطوة 1: تثبيت Home Assistant وإعداده
اتبع دليل DIY السابق لدينا قم بتثبيت وإعداد المساعد المنزلي على Raspberry Pi. إذا لم يكن لديك Raspberry Pi ، فيمكنك أيضًا استخدام الكمبيوتر المحمول القديم. ومع ذلك ، سيكون للكمبيوتر المحمول بصمة طاقة أكبر ويستهلك طاقة أكبر من Raspberry Pi 3 أو Raspberry Pi 4.
الخطوة 2: تثبيت ESPHome Add-On in Home Assistant (HA)
ESPHome هي وظيفة إضافية متوفرة في Home Assistant والتي سيتم استخدامها لإنشاء برامج ثابتة مخصصة وفلاشها على متحكم ESP32 أو NodeMCU أو D1Mini. اتبع هذه الخطوات لتثبيت الوظيفة الإضافية ESPHome في HA.
في مساعد المنزل، اذهب إلى إعدادات وانقر فوق الوظائف الإضافية والنسخ الاحتياطي والمشرف.
انقر متجر إضافي.
في شريط البحث ، اكتب الصفحة الرئيسية ثم انقر فوق الصفحة الرئيسية المدرجة تحت إضافات مجتمع مساعد المنزل.
انقر ثبت.
سيؤدي هذا إلى تثبيت ESPHome Dashboard في مساعدك المنزلي. بعد التثبيت ، انقر فوق يبدأ.
أيضا تمكين حراسة, التحديث التلقائي، و تظهر في الشريط الجانبي. ثم اضغط افتح Web UI لإطلاق ESPHome Dashboard.
انقر + جهاز جديد> يكمل.
أدخل اسم التكوين ، مثل عداد الطاقة الذكية ، وانقر التالي.
حدد ESP32 لـ ESP32 MCU أو ESP8266 إذا كنت تستخدم D1 Mini أو NodeMCU وانقر التالي.
انقر يتخطى.
ابحث عن المشروع الذي تم إنشاؤه حديثًا وانقر يحرر.
في ال عداد الطاقة الذكية ملف ونسخه ولصقه رمز YAML هذا.
قم الآن بإجراء التغييرات التالية قبل الحفظ ،
- قم بتغيير بيانات اعتماد Wi-Fi وكلمات المرور.
- لقد أضفنا أ لامدا وظيفة لحساب استهلاك الطاقة لإمداد 230 فولت. لكن بعض الدول لديها 110 فولت أو 120 فولت كإمداد قياسي ، مثل الولايات المتحدة. إذا كنت تعيش في تلك البلدان ، فتأكد من تغيير القيمة من 230 إلى 110 أو 120.
انقر يحفظ ثم انقر فوق ثبت. يختار قم بتوصيل هذا الكمبيوتر.
سيقوم ESPHome بتجميع الكود وإنشاء ملف البرنامج الثابت الثنائي أو .bin ، مثل عداد الطاقة الذكية. قد يستغرق هذا بعض الوقت حتى يكتمل.
بمجرد تجميع البرنامج الثابت ، انقر فوق تحميل المشروع. سيؤدي هذا إلى تنزيل ملف البرنامج الثابت .bin على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.
قم بتوصيل لوحة NodeMCU أو ESP32 أو D1 Mini بجهاز الكمبيوتر الشخصي أو جهاز Mac باستخدام كابل micro USB.
تحميل المنزل المتعري أداة وإطلاقها. إنه متاح لأنظمة Windows و macOS و Ubuntu.
حدد ملف كوم المنفذ ، استعرض للوصول إلى .سلة مهملات ملف البرنامج الثابت ثم انقر فوق فلاش ESP.
بعد وميض البرنامج الثابت ، سيتصل جهاز ESP MCU بشبكة Wi-Fi وسيكون متصلاً بالإنترنت في ESPHome Dashboard.
الخطوة 3: قم بتوصيل مستشعر المشبك SCT013 AC الحالي بـ ESP
لتوصيل SCT013 بـ ESP32 أو NodeMCU ، يمكنك شراء هذه الوحدة على موقع ئي باي لتوصيل أو توصيل مستشعر SCT013 بـ D1 Mini أو NodeMCU أو ESP32. يمكنك أيضًا بناء واحد ، كما فعلت أنا ، باتباع مخطط الدائرة هذا.
يمكنك شراء مقبس صوت أنثى 3.5 مللي متر لتوصيل مستشعر البطلينوس SCT013 AC الحالي بـ ESP أو تجريد سلك جاك 3.5 مللي متر SCT013 ثم توصيلها بالدائرة.
بمجرد الانتهاء من ذلك ، قم بتشغيل NodeMCU عن طريق توصيله بمصدر طاقة USB صغير. سيعمل أي شاحن هاتف ذكي بإخراج 5 فولت.
الخطوة 4: قم بمعايرة قيم مستشعر SCT013
لقياس التيار ومعايرة المستشعر ، تحتاج إلى تثبيته على سلك الطور (عادة اللون الأحمر) القادم من عداد الكهرباء إلى صندوق توزيع منزلك.
اذهب إلى لوحة القيادة الرئيسية وانقر السجلات تحت عداد الطاقة الذكية.
ستعرض السجلات قوة Wi-Fi وحالة الاتصال.
لاحظ أسفل ملف "التيار المقيس": حالة الإرسال x.xxxx A مع القيمة.
يجب أن يكون مشابهًا للتقلبات الدقيقة إذا لم يكن لديك حمولة جديدة في منزلك. اجمع 10 قيم على الأقل ثم اخرج المتوسط.
ثم أضف الكود التالي في ملف عداد الطاقة الذكية ملف تحت المستشعر:
المرشحات:
- معايرة خطية:
- 0 -> 0
- 0.00807 -> 1.2228
هنا 0.00807 هو متوسط القيمة و 1.2228 هو التيار الفعلي الموجه إلى منزلنا. يمكنك الحصول على هذه القيمة الحقيقية من عداد الكهرباء الخاص بك.
إذا كان عداد الكهرباء لا يعرض القيمة الحالية ، أو لا يمكنك الوصول إلى العداد ، فاتبع الطريقة التالية لمعايرة قيم المستشعر. طريقة بديلة لمعايرة قيم المستشعر يمكنك نزع الغطاء الخارجي من كابل لوحة التمديد وكشف الأسلاك الداخلية.
ثم قم بتثبيت مستشعر SCT013 على سلك الطور المكشوف (السلك الأحمر) ثم قم بتشغيل حمولة ، مثل الميكروويف أو المروحة. كن حذرًا أثناء نزع كابل لوحة التمديد. لا تقطع الكبل أو تخترق الأسلاك الداخلية.
تحقق من السجلات ثم استبدل القيم. احفظه ثم انقر فوق ثبت.
نظرًا لأن عداد الطاقة الذكي متصل ومتصل بالإنترنت ، يمكنك تحميل الكود لاسلكيا.
سيتم تجميع البرامج الثابتة الجديدة وتحميلها لاسلكيًا. بمجرد الانتهاء ، يمكنك رؤية القيم الحالية الفعلية.
للحصول على قيم أكثر دقة ، نوصيك استخدم مقياس متعدد لقياس التيار المسحوب بواسطة أحد الأجهزة والذي تم الإبلاغ عنه بواسطة مستشعر SCT013. ثم استبدل تلك الموجودة في المرشحات القيم كما هو موضح أعلاه.
الخطوة 5: قم بتكوين لوحة معلومات الطاقة في Home Assistant
لتكوين لوحة معلومات الطاقة في Home Assistant ، تحتاج إلى إضافة المستشعر إلى Home Assistant. والخطوات هي كما يلي.
اذهب إلى التكوين> الأجهزة والخدمات> أضف التكامل.
بحث وانقر فوق الصفحة الرئيسية.
دخول عنوان IP من جهاز الاستشعار (يمكنك أن تجد هذا في السجلات) وانقر يقدم.
اختر المنطقة وانقر ينهي.
انقر عداد الطاقة الذكية ثم انقر فوق جهاز واحد.
انقر أضف إلى رباط الحب.
حدد أ غرفة (حدد الغرفة الافتراضية إذا لم تكن قد أنشأت أي غرف بعد) وانقر التالي.
هذا سيضيف الكيانات.
يمكنك أيضًا تخصيص البطاقات في غرفتك لإضافة مقياس يوضح الطلب الحالي.
يمكنك أيضًا إضافة رسوم بيانية جميلة باستخدام تكامل بطاقة الرسم البياني المصغر.
الخطوة 6: تتبع استخدام الطاقة يوميًا / شهريًا / سنويًا باستخدام Home Assistant
تم تقديم لوحة معلومات الطاقة في Home Assistant مع إصدار HA 2021.8 ، مما يجعل من السهل الحصول على معلومات ثاقبة حول استخدامك اليومي أو الشهري أو السنوي للطاقة. يمكنك الوصول بسرعة إلى لوحة القيادة من الشريط الجانبي والتحقق من مقدار الطاقة المستخدمة اليوم. يمكنك أيضًا تقسيم الاستخدام في ساعات.
لمعرفة المزيد ، راجع قسم إدارة الطاقة في وثائق Home Assistant.
كن ذكيا ، وفر الطاقة
إلى جانب مراقبة استخدام الطاقة من قبل المنزل بأكمله ، يمكنك بناء العديد من أجهزة استشعار مراقبة الطاقة الذكية باستخدام مستشعر SCT013 أو PZEM-004T لتتبع استخدام الطاقة بشكل فعال ودقيق من قبل الأجهزة المنزلية الفردية أو المحددة ، مثل التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، والسخانات الكهربائية ، والمحركات ، والسخانات ، إلخ. يتيح لك هذا أيضًا معرفة حالة نشاط الجهاز ، أي ما إذا كان قيد التشغيل أو الإيقاف.
يمكنك بعد ذلك استخدام هذه المعلومات كأحداث في Home Assistant لإنشاء أتمتة ، مثل إرسال إشعارات إليك على هاتفك الذكي أو عبر Alexa أو Google Assistant.
أتساءل عما إذا كانت أجهزة الكمبيوتر تستخدم الكثير من الطاقة؟ حان الوقت لمعرفة مقدار الكهرباء التي يستخدمها جهاز الكمبيوتر الخاص بك وكيفية تقليلها.
اقرأ التالي
- افعلها بنفسك
- الحفاظ على الطاقة
- ESP32
رافي هو شارح تقني خبير ومتحمس لإنترنت الأشياء ومحب لنظام Linux وله خلفية في البيانات الضخمة وتطوير التطبيقات. يقضي معظم عطلات نهاية الأسبوع في العمل مع أجهزة إنترنت الأشياء ولعب الألعاب على Xbox. وهو أيضًا مسافر منفرد يحب التنزه واستكشاف مسارات جديدة.
اشترك في نشرتنا الإخبارية
انضم إلى النشرة الإخبارية لدينا للحصول على نصائح تقنية ومراجعات وكتب إلكترونية مجانية وصفقات حصرية!
انقر هنا للاشتراك
