⚡ PZ-iot-power-meter

Содержание

• 👓 Обзор проекта
• ✨ Основные возможности
• 🛠️ Необходимые компоненты
• 🔌 Схема подключения
• 📡 Подключение
  • ⚡ Питание
  • 📡 Связь (UART)
• 🧩 Компоненты
• ⚠️ Меры безопасности
• 📂 Особенности конфигурации
• 🚀 Начало работы
• 🔗 Интеграция с Home Assistant
• 📱 Примеры интерфейса HA и WEB
• 📸 Примеры готового устройства
• ⁉️ Возможные трудности

👓 Обзор проекта

Умный счётчик электроэнергии на PZEM-004T

Готовое решение для мониторинга электроэнергии на базе ESPHome, микроконтроллера BK7231 (модуль CB3S) и сенсора PZEM‑004T. Проект превращает обычный счётчик в полноценное умное устройство с веб‑интерфейсом, детальной статистикой и интеграцией с Home Assistant.

Идеально подходит для контроля электропотребления, расчёта затрат на электричество и мониторинга качества сети в вашем умном доме.

---

✨ Основные возможности

• Мониторинг в реальном времени: измеряет напряжение (В), ток (А), мощность (Вт), частоту (Гц) и коэффициент мощности (cos φ).
• Учёт потребления: автоматически ведёт учёт электроэнергии с ежедневным, еженедельным и ежемесячным сбросом показаний.
• Расчёт стоимости: считает затраты на электроэнергию на основе настраиваемого тарифа (руб/кВт⋅ч).
• Синхронизация с внешним счётчиком: позволяет ввести показания вашего обычного счётчика и синхронизировать с ними данные PZEM.
• Веб‑сервер: имеет встроенный веб‑интерфейс с удобной группировкой параметров, который работает даже без Home Assistant.
• Анализ качества энергии: автоматически рассчитывает полную (ВА) и реактивную (ВАР) мощность.
• Умные оповещения: бинарные сенсоры сообщают о наличии нагрузки, перегрузке и низком коэффициенте мощности.
• Надёжное подключение: поддержка двух Wi‑Fi сетей и режим точки доступа для лёгкого восстановления подключения.

---

🛠️ Необходимые компоненты

Для сборки устройства вам потребуются:

• Микроконтроллер: модуль на базе чипа BK7231 (например, CB3S, WB3S, WB2S). Конфигурация оптимизирована для платы CB3S.
• Датчик энергии: модуль PZEM‑004T V3.0. Популярный счётчик электроэнергии с интерфейсом Modbus (TTL).
• Блок питания: стабильный источник питания 3.3 В для модуля BK7231 (или 5 В в зависимости от вашей платы, так как конфиг масштабируемый и его легко переделать и для ESP8266 или ESP32, в зависимости от ваших потребностей).

🔌 PZ IoT Power Meter — Схема подключения

📡 Подключение

⚡ Питание

1. 220В AC → на вход AC-DC преобразователя (блока питания на 5В в моем примере) (220В → 5В) и вход питания pzem-004t
2. 5В → на вход DC-DC понижающего модуля (5В → 3.3В) (или линейного стабилизатора AMS1117-3.3 с обвязкой )
3. 3.3В → VCC микроконтроллера (CB3S(для esp8266 аналогично)) и VCC UART части pzem-004t
4. GND → GND микроконтроллера и GND UART части pzem-004t

📡 Связь (UART)

Микроконтроллер	PZ IoT Power Meter
TX	RX+
RX	RX-
VCC	VCC
GND	GND

🧩 Компоненты

• AC-DC 220В → 5В (с гальванической развязкой)
• Стабилизатор 5В → 3.3В (DC-DC преобразователь с 5 на 3.3 вольта или AMS1117-3.3 с обвязкой)
• Микроконтроллер CB3S(или ESP8266 с обвязкой для запуска и правкой конфига)
• PZEM-004t v3 или v4

⚠️ Меры безопасности

• Все соединения 220В изолировать
• Крайне важно использовать только изолированный AC-DC преобразователь с гальванической развязкой
• Проверить логические уровни счётчика (5В или 3.3В)
• Не подключать 220В в UART часть pzem-004t

---

📂 Особенности конфигурации

В качестве основы для построения конфигурации использовался стандартный конфиг для обьявления сенсоров:

modbus:

sensor:
  - platform: pzemac
    current:
      name: "PZEM-004T V3 Current"
    voltage:
      name: "PZEM-004T V3 Voltage"
    energy:
      name: "PZEM-004T V3 Energy"
    power:
      name: "PZEM-004T V3 Power"
    frequency:
      name: "PZEM-004T V3 Frequency"
    power_factor:
      name: "PZEM-004T V3 Power Factor"
    update_interval: 60s

Оригинал по ссылке Тык.

Конфигурация построена на возможностях ESPHome и включает в себя ряд продуманных решений:

• Modbus‑связь: используются компоненты modbus и uart для обмена данными с PZEM‑004T на скорости 9600 бод.
• Автоматический сброс счётчиков: специальный interval каждую минуту отслеживает дату и автоматически обнуляет дневные, недельные и месячные показатели в нужный момент.
• Сохранение данных: данные о накопленной энергии и смещении показаний счётчика хранятся в globals с восстановлением после перезагрузки.
• Удобный веб‑интерфейс: все сенсоры и элементы управления разделены на логические группы в веб‑сервере: основные параметры, энергия и стоимость, качество питания, диагностика и т. д.
• Защита от выбросов: добавлены фильтры для всех сенсоров, отсекающие некорректные показания (например, напряжение 0 В или частота 100 Гц).

---

🚀 Начало работы

1. Установите ESPHome: если ещё не сделали этого, установите ESPHome (панель управления или командная строка).

2. Скопируйте конфигурацию: возьмите готовый YAML‑файл из этого репозитория.

3. Настройте секреты: замените все !secret на реальные данные. Создайте файл secrets.yaml рядом с конфигурацией:

   wifi_ssid: "Имя вашей Wi-Fi сети"
   wifi_password: "Пароль"
   wifi_ssid2: "Резервная сеть"
   wifi_password2: "Пароль резервной сети"
   api_encryption_key: "Сгенерированный ключ шифрования"

4. Настройте параметры (опционально): при необходимости измените device_timezone (часовой пояс) и electricity_tariff (тариф по умолчанию 7.1 руб/кВт⋅ч).

5. Скомпилируйте и загрузите: скомпилируйте прошивку и загрузите её на плату BK7231 (по UART или по воздуху после первой прошивки).

6. Откройте веб‑интерфейс: после подключения к Wi‑Fi откройте IP‑адрес устройства в браузере.

---

🔗 Интеграция с Home Assistant

• Устройство полностью и без проблем интегрируется с Home Assistant. Благодаря использованию нативного API ESPHome

---

📱 Примеры интерфейса HA и WEB

• Делее пример того как конфигурациия выглядит в Home assistent и как выглядит напрямую через WEB.

🔴 Нажмите, чтобы увидеть скриншоты интерфейсов

Home Assistant	Веб-интерфейс

Слева — интеграция с Home Assistant, справа — встроенный веб-сервер

📸 Примеры готового устройства

🔴 Нажмите, чтобы открыть галерею (9 фотографий)

⁉️ Возможные трудности

• Так как в моей конфигурации устройство базируется на CB3S (bk7231) то возникнет вопрос, как прошить, так через esp-home flasher у вас это сделать не получится! В этом случае вам нужно установить себе программы BK7231Flasher или ltchiptool, и прошить с их помощью по UART, затем после прошивки уже возможна дальнейшее обновление с помощью WEB-интерфейса через OTA, что бы не компилировать прошивку я положил готовые файлы для прошивки в Firmware.

• Еще трудность может возникнуть в процессе компиляции прошивки, она возникает из за ораничения мощностей устройства на котором вы компилируете, (например на моем raspbery pi 4 на 4gb компиляция завершалась с ошибкой), решение следущее: нужен ПК (или ноутбук, мини ПК) с достаточным колчиством оперативной памяти, (в моем случае ryzen r5 5600x с 16gb, i5 12400 с 64gb на этих конфигурациях все компилируется без проблем), на устройстве ставим DOCKER DESKTOP, а уже из под docker разворачиваем контейнер с ESP-HOME и из по него правим конфиг и компилируем файл прошивки.