Практическое применение Sonnoff POW, WiFi выключателя с функцией измерения мощности
- Цена: $10.5
- Перейти в магазин
Мой первый обзор WiFi выключателя Sonoff POW закончился эффектным фейерверком
Магазин любезно согласился прислать мне замену.
К этому времени я уже досконально покопался в модулях Sonoff LED иSonoff TH16, написал к ним несколько прошивок и в ближайшее время не планировал писать обзоры по этим модулям. Но неожиданно нашел достойное применение этому WiFi измерителю электроэнергии.
Расчлененки и кучи фоток с внешним видом в этом обзоре не будет. Кому интересно, читайте мою первую часть с «крэш тестом».
Не будет и описания работы со стандартным приложение eWeLink. Уже много обзоров написало про это облачное решение с очень сомнительным практическим применением.
А будет в обзоре снятие и анализ профилей мощности работы различных электроприборов. Но об этом дальше, а сейчас начнем с устройства прибора Sonoff POW:
Для измерения электроэнергии данный девайс использует микросхемку HLW8012 китайской компании HLW Technology. Даташит на нее я нашел только на китайском языке.
Эта микросхема представляет собой однофазный измеритель среднеквадратичных (RMS) значений тока, напряжения и активной мощности.
Как видно из схемы, на вход микросхемы поступает значение напряжения на измерительном шунте и делителе, что позволяет измерять ток и напряжение нагрузки.
Два выхода дают частоту, пропорциональную измеряемым величинам — активной мощности и напряжению или току, в зависимости от состояния входа выбора измеряемой величины.
Теперь посмотрим схему Sonoff POW Включение HLW8012 соответствует даташиту. Подключение ESP8266 в этом устройстве такое:
или подобрать коэффициенты по формуле в китайском даташите
или взять из интернета готовую библиотечку
Используя данную библиотечку не трудно сделать простейшую программу «показометр»
Применение данной программы чревато тем, что нужно при питании Sonoff от сети одновременно подключить его через USB/UART конвертер к компьютеру. В первый раз такое подключение у меня закончилось «БОЛЬШИМ БУМ»
Поэтому я сразу загружаю в Sonoff POW мою предыдущую наработку для модуля Sonoff LED/.Загружаю один единственный раз через разъем для программирования и все дальнейшие прошивки буду делать через WEB-интерфейс
Используя Googlе Chart можно быстро сделать «показометр» на веб-страничке.
Теперь переходим собственно к измерению профиля мощности. Для этого разработал прошивку, которая запоминает в памяти 720 значений с установленным промежутком между измерениями и выводит эти измерения в виде графика либо массива данных для обработки в том де Excel.
На экране отображается мгновенное значение мощности и средняя мощность за измеряемый период времени, что в данном случае эквивалентно расходу электроэнергии.
Скачать рабочий скетч можно взять отсюда
Займемся анализом.
Работа фена через минуту после включения
Профиль мощности
Из профиля мощности видно, что фен сперва сперва включает вентилятор, затем нагреватель на максимальную мощность 1.6КВт до выхода на рабочую температуру, затем мощность нагревателя снижается до 850Вт, что позволяет поддерживать рабочую температуру 550С. Причем мощность постеменно падает до 750Вт.
Для поддержания температуры 250С фен тратит около 500Вт. Режим охлаждения — 100Вт потребления вентилятора.
Для детального анализа более удобны данные в Excel
При максимальной мощности почти 2КВт, средняя потребляемая мощность — 1.3КВт
Духовка сперва выходит на режим 250С длительным нагревом, затем включениями/выключениями нагревательного элемента поддерживает заданную температуру в своей камере
Хорощо видно из графика, когда холодильник открывался (работал дополнительный потребитель — лампочка).И после нескольких открытий видно как сократился период между включением компрессора.
Далее можно смотреть, как меняется режим работы холодильника в зависимости от температуры в комнате, загрузки продуктами и режима охлаждения. А так же насколько повлияет на работу замена износившегося уплотнителя основной камеры, особенно в жару.
Как видно из показаний средней мощности — 30-минутный цикл приводит к энергопотреблению 0.3КВт/ч
В профиле виден нагрев с потреблением почти 2КВт, полоскание и три отжима с нарастанием оборотов.
Режим полной стирки на 2.5часа с нагревом 40С показал расход порядка 0.5КВт/ч. (В программе изменил интервал измерения и не поменял время. Его нужно умножить на 4)
Профиль показывает также один нагрев, а дальше куча циклов полосканий и отжимов.
Полный режим работы, хоть и длится в пять раз дольше короткого, электроэнергии расход электроэнергии при этом больше всего на 80%.
Зачем мне все это нужно?
Нужно для детального анализа работы электроприборов и понимания, откуда берутся цифры в расчетке за электроэнергию.
Ведь производитель указывает на приборах чаще всего максимальную мощность, а сами приборы имеют порой довольно сложную логику управления работай и их энергопотребление — величина далеко не линейная.
Возвращаясь к модулю Sonoff POW.
Лично для меня модуль оказался очень полезным. Давно хотел заняться детальным анализом энергопотребления.
К достоинствам можно отнести невысокую стоимость, возможность загрузки как альтернативных, так и собственных прошивок.
К недостатком бы я отнес отсутствие трансформатора тока, обеспечивающего гальваническую развязку потребителя. Но такой трансформатор увеличил бы как стоимость, так и габариты конструкции.
Магазин любезно согласился прислать мне замену.
К этому времени я уже досконально покопался в модулях Sonoff LED иSonoff TH16, написал к ним несколько прошивок и в ближайшее время не планировал писать обзоры по этим модулям. Но неожиданно нашел достойное применение этому WiFi измерителю электроэнергии.
Расчлененки и кучи фоток с внешним видом в этом обзоре не будет. Кому интересно, читайте мою первую часть с «крэш тестом».
Не будет и описания работы со стандартным приложение eWeLink. Уже много обзоров написало про это облачное решение с очень сомнительным практическим применением.
А будет в обзоре снятие и анализ профилей мощности работы различных электроприборов. Но об этом дальше, а сейчас начнем с устройства прибора Sonoff POW:
Для измерения электроэнергии данный девайс использует микросхемку HLW8012 китайской компании HLW Technology. Даташит на нее я нашел только на китайском языке.
Эта микросхема представляет собой однофазный измеритель среднеквадратичных (RMS) значений тока, напряжения и активной мощности.
Как видно из схемы, на вход микросхемы поступает значение напряжения на измерительном шунте и делителе, что позволяет измерять ток и напряжение нагрузки.
Два выхода дают частоту, пропорциональную измеряемым величинам — активной мощности и напряжению или току, в зависимости от состояния входа выбора измеряемой величины.
Теперь посмотрим схему Sonoff POW Включение HLW8012 соответствует даташиту. Подключение ESP8266 в этом устройстве такое:
- GPIO14 — измерение мощности
- GPIO13 — измерение тока/напряжения
- GPIO5 — переключение измерения тока или напряжения
- GPIO12 — Реле и красный светодиод
- GPIO15 — Синий светодиод
- GPIO0 — Кнопка на корпусе
или подобрать коэффициенты по формуле в китайском даташите
или взять из интернета готовую библиотечку
Используя данную библиотечку не трудно сделать простейшую программу «показометр»
Текст программы
#include "power.h"
ESP8266PowerClass power_dev;
uint32_t ms1 = 0;
bool showVolage = true;
void setup() {
// Инициализируем порт для вывода отлажлчных сообщений
Serial.begin(115200);
Serial.println("Sonoff example start ...");
// Включаем разетку при старте
pinMode(12,OUTPUT);
digitalWrite(12,HIGH);
// Иницилизируем модуль измерения
power_dev.enableMeasurePower();
power_dev.selectMeasureCurrentOrVoltage(VOLTAGE);
power_dev.startMeasure();
}
void loop() {
uint32_t ms = millis();
// Каждые 2000 мс
if( ms1 == 0 || ms1 - ms >= 2000 ){
ms1 = ms;
// Выводим показание мощности
Serial.print("Power (Wt) = ");
Serial.println( power_dev.getPower() );
// Выводи значение напряжения и перевдим в режим измерения тока
if( showVolage ){
Serial.print("Voltage (V) = ");
Serial1.println(power_dev.getVoltage());
power_dev.selectMeasureCurrentOrVoltage(CURRENT);
}
// Выводим значение тока и переводим в режимизмерения напряжения
else {
Serial.print("Current (mA) = ");
Serial1.println(power_dev.getCurrent());
power_dev.selectMeasureCurrentOrVoltage(VOLTAGE);
}
showVolage = !showVolage;
}
}
Применение данной программы чревато тем, что нужно при питании Sonoff от сети одновременно подключить его через USB/UART конвертер к компьютеру. В первый раз такое подключение у меня закончилось «БОЛЬШИМ БУМ»
Поэтому я сразу загружаю в Sonoff POW мою предыдущую наработку для модуля Sonoff LED/.Загружаю один единственный раз через разъем для программирования и все дальнейшие прошивки буду делать через WEB-интерфейс
Используя Googlе Chart можно быстро сделать «показометр» на веб-страничке.
Теперь переходим собственно к измерению профиля мощности. Для этого разработал прошивку, которая запоминает в памяти 720 значений с установленным промежутком между измерениями и выводит эти измерения в виде графика либо массива данных для обработки в том де Excel.
На экране отображается мгновенное значение мощности и средняя мощность за измеряемый период времени, что в данном случае эквивалентно расходу электроэнергии.
Скачать рабочий скетч можно взять отсюда
Займемся анализом.
Строительный фен бош
Первым мне попался строительный фен «бош». Взята температура 550С, затем 250С, затем режим «охлаждения»Работа фена через минуту после включения
Профиль мощности
Из профиля мощности видно, что фен сперва сперва включает вентилятор, затем нагреватель на максимальную мощность 1.6КВт до выхода на рабочую температуру, затем мощность нагревателя снижается до 850Вт, что позволяет поддерживать рабочую температуру 550С. Причем мощность постеменно падает до 750Вт.
Для поддержания температуры 250С фен тратит около 500Вт. Режим охлаждения — 100Вт потребления вентилятора.
Для детального анализа более удобны данные в Excel
Электрическая духовка
Если регулятор фена работает практически в непрерывном режиме, то элетродуховка — включение/выключение по значениям температуры.При максимальной мощности почти 2КВт, средняя потребляемая мощность — 1.3КВт
Духовка сперва выходит на режим 250С длительным нагревом, затем включениями/выключениями нагревательного элемента поддерживает заданную температуру в своей камере
Холодильник
Цикл работы холодильника составляет 1-2 часа.Хорощо видно из графика, когда холодильник открывался (работал дополнительный потребитель — лампочка).И после нескольких открытий видно как сократился период между включением компрессора.
Далее можно смотреть, как меняется режим работы холодильника в зависимости от температуры в комнате, загрузки продуктами и режима охлаждения. А так же насколько повлияет на работу замена износившегося уплотнителя основной камеры, особенно в жару.
Стиральная машина
Режим 30-минутной стирки с нагревом до 40С и отжимом на 1000 об/мин.Как видно из показаний средней мощности — 30-минутный цикл приводит к энергопотреблению 0.3КВт/ч
В профиле виден нагрев с потреблением почти 2КВт, полоскание и три отжима с нарастанием оборотов.
Режим полной стирки на 2.5часа с нагревом 40С показал расход порядка 0.5КВт/ч. (В программе изменил интервал измерения и не поменял время. Его нужно умножить на 4)
Профиль показывает также один нагрев, а дальше куча циклов полосканий и отжимов.
Полный режим работы, хоть и длится в пять раз дольше короткого, электроэнергии расход электроэнергии при этом больше всего на 80%.
Зачем мне все это нужно?
Нужно для детального анализа работы электроприборов и понимания, откуда берутся цифры в расчетке за электроэнергию.
Ведь производитель указывает на приборах чаще всего максимальную мощность, а сами приборы имеют порой довольно сложную логику управления работай и их энергопотребление — величина далеко не линейная.
Возвращаясь к модулю Sonoff POW.
Лично для меня модуль оказался очень полезным. Давно хотел заняться детальным анализом энергопотребления.
К достоинствам можно отнести невысокую стоимость, возможность загрузки как альтернативных, так и собственных прошивок.
К недостатком бы я отнес отсутствие трансформатора тока, обеспечивающего гальваническую развязку потребителя. Но такой трансформатор увеличил бы как стоимость, так и габариты конструкции.
Вместо кота сегодня дубонос, прилетевший на мою кормушку
Самые обсуждаемые обзоры
| +66 |
4032
97
|
| +40 |
2633
48
|
Можно поставить Nextion дисплей задействовав UART, но цена у них дороже, чем самого SONOFF.
Принципиально ничем не отличается
За обзор плюс.
Профили?
Вишнёвый — на вкус сладкий, яблочный прозрачный, грейпфрутовый горчит.
Исходные данные: Получили 420 грамм коктейля.
Разделите соки обратно, или, хотя бы, выясните, сколько было какого.
Вывод. В общем случае, ваша задача нерешаема.
Название сейчас не вспомню, но гуглится по smart energy monitor или что-то типа этого. Очень крутая самообучаемая штука с облачными мозгами, где каждую минуту добавляются новые профили для новых потребителей.
Это разве не две фазы ??
Какой, к чертям, может быть разница в профиле у электродрели и кофемолки, если в обеих машинах одинаковый асинхронник и нагрузка на вал переменная во времени? Как отличить электроплитку из нихромового нагревателя от кипятильника в ведре, если мощность одинаковая и характер нагрузки одинаков?
Как различить утюг в комнате и водогрей в ванной, если оба прибора — чистая активная нагрузка, периодически отключаемая термореле?
Не, тут колдунство какое-то, и прячется оно, как мне кажется, как раз в цифре $400.
Кстати, вспомнил, по этой технологии уже несколько энергомониторов работает. Но поскольку все либо на 1, либо на 2 фазы — я пока не покупаю. Как только выйдет трехфазный, закажу, поставлю, найду вас и покажу, как оно работает.
А если у меня все светильники типовые?
Холодильник поймать проблем нет, у него довольно характерный профиль, а вот тот же утюг или там фен сильно зависит от выставленного режима. Тут на каждый режим нужен свой паттерн
Обучение штука надежная. У нас в маркетах есть кассы самообслуживания, так они сами набирают статистику по штрих-коду и весу товара, чтобы потом распознавать мошенничество класса «отсканировал» бутылку воды, а в пакет бросил палку салями…
Зачем, с помощью, гаданий и магии вычленять из суммы слагаемые, если с современными технологиями проще, надёжнее и точнее (и дешевле!) построить беспроводную сетку из датчиков в каждой розетке и хранить/обрабатывать эти данные.
Поэтому я и говорю, похоже на очередной гербалайф.
А слова «очень крутая самообучаемая штука», «облачные мозги», «каждую минуту добавляются новые профили» и 400$ лишь укрепляют это впечатление.
Владельцы таких «считальных» устройств должны обеспечивать строго разное потребление у каждого прибора путём вкручивания ламп с разным потреблением?
Далее все делает математика.
Профиль мощности — обычный цифровой ряд.
Его корреляция с профилем текущих показаний способна выявить зависимость.
То есть на каждый момент времени считать корреляции с эталонными измерениями и, если она выше какой то цифры — реагировать на это событие.
Для потребителей со сложным профилем можно применять спектральный анализ, то есть применять преобразование Фурье и сравнивать текущие спектры с эталонными опять же при помощи корреляций.
Есть еще чайник, утюг, ну а где-же
дальше-то что делать с этим девайсом?
Цифры — это наше все. Нужно только с ними уметь работать.
Ни в коей мере не умаляя ваших заслуг в исследовании жизни бытовых приборов, сомневаюсь что кто-то за свои деньги захочет повторить этот сизифов труд.
На мой взгляд, прибор на много интереснее тех розеток с измерителями мощности, которые неоднократно здесь обозревались, причем за большие деньги
Это одни и те-же люди? С опасением попробовал представить, как они глубокомысленно наблюдают за циклами стиральной машины. И вы так и не ответили на вопрос — зачем?
Если уж простое решение — выдернуть все зарядки из розеток и поотключать телевизоры из стенбая не проходит, то созерцание «профиля мощности» вряд ли поможет… Тем более повлиять на этот «профиль» у 99% приборов можно только одним способом — не включать.
Взрослые люди помнят состязания тарифов сотовых оператора в стародавние времена. Некоторые помнят тарифы с ограничение трафика у проводных интернет провайдеров. Но как только стало доступно все стали пользоваться безлимитом…
К примеру, у меня в щитке восемь автоматов, не считая 40А на варку(тут уж обсуждаемая поделка совсем бессильна). Временные/финансовые затраты по снятию статистики выглядят пугающе…
Из затрат $10 + время, которого у нас много ;)
Спасибо.
таки да.
и куда вы с этими циферками и графиками? в знергосбыт?
ну ну… я пытался им доказать, что у меня счетчик день/ ночь переключает от балды, вне зависимости от времени. уходил под истерический хохот в спину.
им же хуже.
видит бог- я хотел по честному. :))
Если бы у меня ночь включалась часов в 8, а выключалась в 3 утра — было бы очень здорово )))
У нас несколько лет назад народ весь поголовно переходил на двухтарифные счетчики. А потом отменили летнее время. И хоть бы кто пришел перепрограммировать счетчики
софт на пк все равно писать надо будет
счетчик готовый, выдает все данные по стандартному протоколу, регистры описаны в мануале
осталось только сборщик данных написать для построения таких графиков
c# + sqlite например
А в микросхеме нет гальваническую развязки? Иначе зачем преобразователь в частоту.
Лучше один раз увидеть )))
Это попытка программировать подключенный к сети SonoffPOW. Ноутбук выжил, накрылся токо блок питания к нему и USB/TTL преобразователь
Если вы его практически не смогли применить, это не значит, что сценариев нет.
Лично для себя нашел массу применений.
Все версии умных розеток отлично справляются с управлением фитосветом, когда нужно включить/выключить по расписанию, причем график лучше иметь ежедневный, привязанный к реальным восходам/закатам.
Sonoff LED отлично трудится в люстре.
А обозреваемый POW сейчас на расхват, все знакомые просят его побаловаться, у всех есть приборы, у которых полезно видеть профиль мощности.
А американский прибор за 400 долларов, мне кажется, отличается от обозреваемого только софтом. Причем со стороны сервера. Имея мониторинг мощности в квартире я по показаниям смогу с высокой вероятностью определять потребителей при помощи статистической обработки. Весть вопрос в проценте этой вероятности. Например, определить какая из двух одинаковых лампочек загорелась маловероятно.
встречается фраза "у БП ноутбука где то пробивал ноль на минус 19В".
Специально посмотрел схему БП ноутбука.
Может я ошибаюсь, но как по мне, так практически ВСЕ современные импульсные БП имеют конденсатор отмеченный на схеме. А этот конденсатор — прямая связь подключаемого устройства с фазой/нейтралью (как повезёт при включении вилки в розетку). А в БП стационарных компьютеров оба сетевых провода через конденсаторы ещё и подключены на шасси корпуса. (поэтому без заземляющей жилы металлический корпус компьютера «щипается»)
Как выход — питание этого модуля от классического трансформаторного блока питания с изолированными обмотками и никаких «БАДАБУМ» не будет.
_____________________________________________________________________________________
cs-cs.net/o-setevyx-filtrax-i-kondensatorax
Мне едет платка с трансформатором тока и modbus
Или, что еще проще, определять мощность по импульсам светодиода на счетчике электроэнергии.
А прошивку доработать с пол пинка
Так у него же одна схема подключения, или я чего то не понял? У меня токовый датчик стоит на вводе, до всех автоматов.
Автор, давайте замерим потребление электричества термопота. До сих пор голову ломаю, меньше эл/чайника он потребляет или нет.
Вроде была какая-то модель чайника с экспресс-кипячением только наливаемой порции.
Исходные данные:
— семья из 5 человек (3 взрослых, 2 детей)
— в сутки уходит около 6 литров кипятка
— Термопот на 4 литра
— чайник на 1.7 литра.
Получились следующее:
— расход электричества термопотом за сутки — 1.4 кВт/ч
— расход электричества чайником за сутки — 1.2 кВт/ч
т.е. при пользовании термопотом расход больше на 17%
Расскажите для чего и стоит ли?
Максимальное время зависит от интервала между записями.
Если 5 сек, то час, если 20 сек, то 4 часа.
Большее количество записей приводит к переполнению ОЗУ пи формировании страничек.
Очень не сложно добавить сохранение данных по сети по HTTP или MQTT.
Можно также писать во внутренние файлы на SPIFFS c последующим их «download».
Для дальнейшей разработки нужно определить, будет ли прибор использоваться как измерительный, либо как стационареый в системе умного дома
Интересует можна ли в POW версию добавить температуру и влажность?
Ну либо отключить синий светодиод и повесить на этот порт однопроводный DHT22
GPIO-2 кстати никуда не притянутый, хотя место под SMD резистор есть
Разделить реле и красный светодиод, затем подключив к светодиоду GPIO-4
Красный светодиод посадил на GPIO16
Вывел на «улицу»:
GPIO0 — кнопка, прошиваться
GPIO1 — свободный, TX
GPIO2 — свободный
GPIO3 — свободный, RX
GPIO4 — свободный
Reset
Плюс Минус 5 вольт
Теперь можно развлекаться, не забывая, что гальванической развязки от электросети нет (вроде).
Не перемычка. «Подтяжка».
Перерезал. См. предыдущее фото.
Какие данные хранятся? Время, ток, напряжение?
Заказал пару модулей. Теперь ломаю голову, хочется всего и сразу.
Хочется постоянно хранить данные о потреблённой энергии, в модуль много не влезет, значит надо поднять сервер и хранить там, на каком-нибудь роутере, например.
Хочется всегда иметь данные в доступе, увидеть потребление за месяц, год, на графике сравнить…
Хочется добавить ещё и стоимость в рублях, но там, блин, три тарифа. А это ещё и зависимость от времени.
Жуть.
Посоветуйте форумы, где обсуждаются готовые прошивки.
Сейчас профили не сохраняются, но можно организовать сохранения на внутреннюю память (0.5Мб) либо на внешний сервер. Обновление идет минимум 1 раз в сек. Может и чаще.
Готовые прошивки не знаю, но в основном все тусуются на ESP8266.ru
Родные прошивки производитель не выкладывает.
Ну если только снять программатором с микросхемы памяти бинарник и потом его обратно зашить
Мне, например, нужен такой анализатор мощности потребления для компьютера. Удобно смотреть нагрузку в разных режимах, особенно, когда занимаешься разгоном.
Измеритель мощности показывает мгновенные значения, не будешь же на него все время смотреть. Тем более в игрушке. А там мощность меняется ежесекундно.