Sähkönkulutuksen seurantaa itse tehdyn pulssianturin avulla
Etäluettava sähkömittari löytyy tätä nykyä käytännössä jokaisesta taloudesta. Niiden ansiosta moni sähköyhtiö tarjoaa myös mahdollisuuden sähkönkulutuksen seurantaan nettisivuillaan. Tiedot näissä palveluissa päivittyvät yleensä kerran vuorokaudessa, joten täysin reaaliaikaisesta seurannasta ei voida puhua.
Fortum tarjosi aiemmin omassa verkkokaupassaan sähkönkulutuksen reaaliaikaisen seurannan mahdollistavaa Fortum Kotinäyttöä suolaiseen, lähes 200€ hintaan. Laitteisto koostui sähkömittarin kulutuslediin kiinnitettävästä langattomasta lähettimestä sekä näytöstä, josta kulutusta voi seurata. Erillinen näyttö on mukava ominaisuus, mutta toisaalta suljettua järjestelmää ei saa kovinkaan helposti integroitua kotiautomaatiojärjestelmään.
Oman taloni sähkömittari on ulkona n. 10m päässä talosta, erillisessä metallisessa kaapissa. Langallinen anturi ei siis tullut kyseeseen. Lisäksi mittarin etäisyys talosta ja metallinen kotelo aiheutti haasteita langattomalle tiedonsiirrolle. Testasin yhteyttä laittamalla langattoman Sonoff -kytkimen kaappiin. Yhteys lakkasi toimimasta heti kun sähkökaapin oven laittoi kiinni.
Aikani vaihtoehtoja selviteltyäni löysin mysensors.org -sivuston ja sieltä artikkelin sähkömittarin valopulssien laskemiseksi. Tarvittavan fotodiodilla toimivan anturin tilasin tällä kertaa Suomesta. Kehitysalustaksi valitsin Wemos D1 mini Pro:n koska siinä on liitin ulkoiselle antennille paremman lähetystehon saavuttamiseksi.
Oletuksena Wemos D1 mini Pro käyttää piirilevyllä olevaa keraamista antennia. Jotta ulkoisen antennin saa käyttöön, täytyy piirilevyllä oleva pieni 0Ω pintaliitosvastus juottaa irti ja kääntää 90 astetta. Komponentin sai kolvin ja pinsettien avulla irti, mutta sen juottamista takaisin en edes yrittänyt, vaan juotitin tinasillan piirilevyn kontaktien väliin.
Wemosiin ladataan tarvittava ohjelma Arduino IDE:llä. Ohjelma on MySensors Energy Meter 1.0 muokattuna niin että tiedot lähetetään Home Assistantin MQTT-palvelimelle. Home Asissistantin configuration.yaml -tiedostoon lisätään rivit:
mysensors:
gateways:
- device: mqtt
persistence_file: '/home/homeassistant/.homeassistant/mysensors.json'
topic_in_prefix: 'mygateway1-out'
topic_out_prefix: 'mygateway1-in'
version: '2.0'
Virtansa laite saa USB-laturista, jolle löytyi pistorasia sähkökaapin sisältä. Koko komeuden koteloin tavalliseen kannelliseen IP65 kalvorasiaan. Rasian pohjalle liimasin pari supermagneettia, joiden avulla rasian sai kiinnitettyä sähkökaapin yläosaan. Anturin fotodiodin juotin irti piirilevyltä, jotta sen sai parinkymmenen sentin pituisen johdon päähän ja sijoitettua sähkömittarin ledin eteen. Laitteen ulkoisen antennin vedin sähkökaapin seinän läpi sen ulkopuolella olevaan muovikoteloon, johon sähkömittarin omakin antenni oli vedetty.
Laitteen kuuluvuus ulkoisella antennilla on reitittimen mukaan erinomainen. Laite lähettää hetkellisen tehon ja kumulatiivisen kulutuksen 20 sekunnin välein Home Assistantille. Kumulatiivinen sähkönkulutus lasketaan laitteen kytkemisestä alkaen, mikä ei ole sellaisenaan kovin käyttökelpoinen. Erillisellä skriptillä lasketaan päivän kulutus ja tallennetaan se kerran päivässä tietokantaan. Tietokannasta voidaan tämän jälkeen hakea esimerkiksi edellisen päivän, viikon tai kuukauden kulutustiedot.
Sittemmin olen siirtynyt käyttämään ESPHomea. ESPHomen käyttöönotosta ja sähkönkulutuksen seurannan toteuttamisesta ESPHomen avulla löytyy oma kirjoitus. Sähkönkulutuksen seurantaan on jutun kirjoittamisen jälkeen ilmaantunut myös useita uusia kaupallisia vaihtohtoehtoja, joita en ole kuitenkaan testannut. Mikäli oma rakentelu ei innosta, voi tutustua esimerkiksi seuraaviin vaihtoehtoihin:
28 thoughts on “Sähkönkulutuksen seurantaa itse tehdyn pulssianturin avulla”
Jos Fortum kotinäyttö on liian kallis, myy esim. Clas Ohlson langatonta sähkönkulutusmittaria: https://www.clasohlson.com/fi/Langaton-s%c3%a4hk%c3%b6nkulutusmittari-Efergy-e2/36-4500
Tuo tosin ei seuraa sähkömittarin vilkkulediä, vaan anturi kiinnitetään vaihejohtoihin.
Kiitos, aivan mahtava ja inspiroiva blogi! Oletko mahdollisesti julkaissut tai voisitko julkaista MySensors Energy Meteristä muokkaamaasi versiota?
Kiitos palautteesta! Latasin juuri koodin githubiin: https://github.com/hyotynen/hass/blob/master/arduino/EnergyMeterPulseSensor.ino
Kiitos kirjoituksesta ja koodista! Totesin että uusimmassa ESP core versiossa koodi vaatii ”ICACHE_RAM_ATTR” käskyn, muuten tulee erroria. Laitoin pull requestin githubissa.
Eipä tuota koodia ole tullut päivitettyä käyttöönoton jälkeen. Täytyypä testata ja hyväksyä tuo muutos. Kiitos!
Vahvistan Mikon havainnon, ICACHE_RAM_ATTR on tarpeen täälläkin. Kiitos Mikko!
Tämä muutos on nyt viimein hyväksytty. Itsellä oli sen verran vanhat kirjastot vielä käytössä ettei herjaa aiemmin tullut.
Moi
Eihän sulla ole kuvia tästä setupista. Näkis vähän kiinnityksiä jne..
Pitäs itellekkin viritellä 2 kpl toinen ilpin pulssiseurantaa varten ja toinen sitten kokonais sähkökulutusta varten.
Lisäsin juttuun kuvan asennuksesta. Klikkaamalla kuva aukeaa isommaksi. Fotodiodi on reikävanteesta taivutetun varren päässä olevan kumiholkin sisässä. Reikävanne on kiinni sähkökaapin kyljessä supermagneetilla.
Kiitos, tämä inspiroi minuakin rakentamaan samanlaisen mittausanturin. Huomasin pitkän ihmettelyn seurauksena, että MySensorsin 2.3.2 versiossa Energy Meter 1.1 ei toimikaan enää suoraan. Home Assistant huomaa yhteyden muodostamisen ja ottaa sanomaakin vastaan, mutta ei tee käyttöliittymään uutta laitetta, koska lähtoarvoja ei välitetä koodissa. Tämä korjautuu sillä, että lisää kaikkien kolmen välitettävän viestin lähetykset 0 arvoilla Presentation() funktioon.
Kiitos kommentista ja huomiosta! Itsellä tätä juttua kirjoitettaessa ollut jokin vanhempi MySensorsin versio vielä käytössä. Hyvä vinkki muistaa tämä jos tulee jossain vaiheessa MySensors päivitettyä.
Hei, Minulla on alkamassa tämän tyyppinen proto muutamaan eri ok-taloon. Olisitko ollut halukas konsultoimaan asian tiimoilta? Voitko ottaa yhteyttä?
Tokihan sitä pitää rakentelijakollegaa konsultoida jos pystyy. Sähköpostia laitettu
Hei. Minulla on tuo Fortum kotinäyttö. Anturi kiinni vilkkuledin päällä. Toimi mainiosti mutta nyt kun saatiin aurinkopaneli systeemi ja ylijäämä syöttö verkkoon. Sen myötä kotinäyttö näyttää jatkuvasti nolla kulutusta. Onko niin että tuon ledin vilkkuminen muuttuu kun on kaksisuuntaista sähköä, tuotettu ja verkosta otettu.
Täytyy käydä naapurissa varmaankin kokeilemassa. Oletan että on kunnossa.
Onko tietoa/ kokemusta aiheesta. Saa laittaa sähköpostia.
Ei ole omaa kokemusta tuosta kotinäytöstä tai paneeleista, mutta muistelen jostain lukeneeni että vilkkuledi muuttaa käyttäytymistään paneelien kanssa. Onko ledin rytmissä silmin havaittavaa eroa aiempaan? Näyttääkö kotinäyttö nollaa koko ajan vai ainoastaan kun ylijäämää syöttää verkkoon?
Sitä tässä arppailin kun alkoi näyttämään nollaa kun panelit käyttöön. Meinaan kokeilla naapurissa . 30 eur sijoitus ei niin harmita.
Todella hieno viritys, mutta toi impulssianturi pitää tulla ylhäältä päin. Koska nuin asennettuna se estää mittausmodulin huoltamisen/vaihtamisen. Tämä koskee vain Aidon 5000 sarjan mittareita.
Kiinteämmässö asennuksessa ehkä noin. Tuon saa tarvittaessa helposti kokonaan pois tai käännettyä sivuun, koska impulssianturin asennus ei ole kiinteä vaan se pysyy mangneettien avulla paikoillaan.
Minullakin olisi kova hinku saada talon kokonaistehonkulutus etäluettavaksi ja Domoticz trendeihin.
Fortumin kotinäyttö minulla jo on ja siitä voin seurata kulutusta, hyvin toimii, mutta siis vain siitä näytöltä luettuna.
Sitä ei taida saada mitenkään helposti kotiautoaatioon liitettyä ? Yritin lukea sitä SonOff rf bridgellä, mutta siinä toimii ymmärtääkseni vain kytkin tiedot.
Frient Electricity Meter Interface olisi loistava vaihtoehto, mutta tarvii taas yhteensopivan zigbee hubin. Minulla olisi kyllä Xiaomi purkki, mutta ei taida olla yhteensopiva.
Onko hyvä ideoita miten kwh kulutuksen saisi Domoticziin ?
Ei ole kokemusta Domoticzista, mutta vilkaisin dokumentteja pikaisesti. Tämänkin jutun anturin saanee helposti toimimaan MQTT:n tai Tasmotan avulla Domoticzissa tai jos haluaa mieluummin valmiin ratkaisun, niin katse yhteensopiviin Z-Wave tai Zigbee -laitteisiin.
Miten systeemi on pelittänyt talvipakkasilla? Onko ollut ongelmia? (Itselläkin sähkömittari pihalla)
Tuo on nyt ollut reilu viisi vuotta käytössä ja toiminut hienosti. Ainoastaan aivan satunnaisia lyhyitä katkoksia on ollut, joista systeemi toipuu itsestään ja nekin ovat luultavimmin johtuneet WiFi:n pätkimisestä. Kovemmat pakkasetkaan eivät ole haitanneet.
Minullakin tällainen mittaus on laitteiden puolelta toiminut luotettavasti vaikka mittari on pihalla kylmässä peltikaapissa. En kuitenkaan koskaan saanut mittausta tarkaksi Kimmon mallin mukaan esphomen pulse_counter -platformilla, joka siis mittaa ledin välähdysten määrää. Oikeita tuloksia alkoi lopulta tulla kun vaihdoin pulse_meter -platformiin, joka mittaa välähdysten välistä aikaa. Home Assistantin keräämä data vastaa nyt sähköyhtiön mittaamaa sähkönkulutusta hyvin tarkasti, noin +-10Wh /vrk eroja saattaa tulla mutta epäilsen sen johtuvan mittauksen aikaikkunan pienistä eroista.
sensor:
– platform: pulse_meter
pin: GPIO05
unit_of_measurement: ’W’
internal_filter: 50ms
name: ’Power’
filters:
– throttle_average: 10s
– filter_out: NaN
– multiply: 60 # (60s/100 pulses per kWh)
total:
name: ”total_power_usage”
device_class: ”energy”
state_class: ”total_increasing”
unit_of_measurement: ”kWh”
accuracy_decimals: 2
filters:
– multiply: 0.001 # (60s/10000 pulses per kWh)
Täytyypä kokeilla tällä, josko tarkkuutta saisi itsellänikin parannettua hieman
Moi!
Yritän toteuttaa tätä omaan sähkömittariin. Ensimmäistä kertaa tällaista askartelen joten ehkä hieman hölmö kysymys: mihin pinneihin tuo LM393 pitäisi Wemoksessa kiinnittää (oletuksena että en lähde juottamaan fotodiodia irti)? GND vissiin GND ja 5V johonkin? Vaiko 3V3?
LM393 kytketään Wemosissa GND -> GND, VCC -> 3V3 tai 5V (toimii kummallakin jännitteellä) ja A0 -> A0
Moro!
Onko tuo jutussa oleva mysensors ohjelmisto ainoa ohjelma mitä tässä tarvitaan Home assistantin lisäksi? Puhut jostakin skriptistä jolla tiedot tallennetaan tietokantaan niin oisko sulla sitä antaa? 🙂 Haluaisin toteuttaa tälläsen samanlaisen sähkönkulutuksen seurantamittarin, mutta koodaustaitoja mulla ei ole että pystyisin itse luomaan skriptejä tai ohjelmia niin ois kiva jos voit ne mulle jakaa? 🙂 Koodausta olen vähän alkanut opetella Pythonilla mutta sekään ei hetkessä tapahdu. Mulla oli Fortumin kotinäyttö ja siitä mulla ois tallessa se langaton vilkkuvalon lukija, pystyisköhän sitä Fortumin kotinäytön langatonta vilkkuvalonlukijaa hyödyntämään tässä, ja jos voi niin kuinkahan helposti se kävisi?
Kiitos avusta!
Terveisin
Matias
Pahoittelut että vastaamisessa kesti,
Helpoin tie sähkönkulutustietojen seurantaan on käyttää sähkömittarin HAN-porttia, mikäli siitä sellainen löytyy hyödyntämällä porttiin kytkettäviä valmiita kaupallisia ratkaisuja. Kannattaa tiedustella sähköyhtiöltä, milloin mittari olisi vaihtumassa HAN-portilliseen, mikäli se ei sellainen vielä ole.
Fortumin kotinäytön hyödyntämisestä en valitettavasti osaa kommentoida. Jostain muistan lukeneeni että siitä saanee tiedot ulos esim Exceliin muistikortin avulla, mutta se vaatii aina manuaalista työtä.
MySensorsia en ole enää käyttänyt vilkkuvalon lukemiseen, vaan olen siirtynyt käyttämään ESPHomea: https://hyotynen.iki.fi/kotiautomaatio/esphomen-kayttoonotto-ja-raataloidyt-komponentit/