基于 PZEM-004T V3 的全屋电能监控

Peacefair PZEM-004T Version 3.0

PZEM-004T V3 是一款交流电能监控模块,支持测量 80-260 V 电压、最大 100 A 电流及频率和功率因数(datasheet),通过 RS-485 串口 Modbus 协议通讯。

从 AliExpress 以 €8.17 包邮购入,为了安装方便,测量电流的互感器选用可开闭的非侵入式(一般称作 CT clamp):

pzem

硬件

电路十分简单。由于 PZEM 使用无源串口,需要外部提供 +5V 供电,为了方便直接选用集成了 USB 5V 转 3.3V 供电电路的 WeMos D1 mini 模块而不是裸 ESP-12F。

另外需要加上一个电平转换器将 PZEM 的 5V TTL 转为 ESP 接受的 3.3V。

schematic

完整的电路板、PZEM 及电压探头(普通插头):

电路板上的继电器是为未来的公寓大门远程开关项目准备的

overview

电流探头安装

⚡ 高压危险!注意安全 ⚡

先给电流互感器焊上延长线。

拆下配电箱面板,找到入户总火线或零线(通常是最粗的,连进总空气开关),将电流互感器钳上:

ct-clamp-installed

装回面板,将电流互感器导线从缺口处引出:

breaker-box

按照 PZEM 模块外壳上印着的说明,分别连接好电压和电流探头,然后给 ESP 模块连上电源,完成:

done

软件

ESPHome 配置示例:

esphome:
  name: energy-meter
  comment: 'PZEM-004T Energy Meter'

esp8266:
  board: d1_mini

logger:
  level: WARN
#  baud_rate: 115200

wifi:
  fast_connect: true
  networks:
    - ssid: !secret wifi_ssid
      bssid: !secret wifi_bssid
      password: !secret wifi_password

api:
ota:
  password: !secret ota_password

uart:  # 启用软件 UART
  tx_pin: 5
  rx_pin: 4
  baud_rate: 9600
modbus:  # 启用 modbus

sensor:
  - platform: pzemac
    address: 1  # 自定义 PZEM-004T Modbus 地址,用于连有多个 PZEM 时
    current:
      name: 'Current'
    voltage:
      name: 'Voltage'
    energy:
      name: 'Energy'
    power:
      name: 'Power'
      # 转换成 kWh
      filters:
        - multiply: 0.001
      unit_of_measurement: 'kWh'
      accuracy_decimals: 3
    frequency:
      name: 'Frequency'
    power_factor:
      name: 'Power Factor'
    update_interval: 30s

之后在 HASS 接入设备,即可在电能监测平台直接选取 sensor.energy 作为数据源:

hass-energy

如果想添加概览卡片到 lovelace,可以先配置两个 utility_meter 传感器:

energy_monthly:  # 每月用电量
  source: sensor.energy
  cycle: monthly
energy_daily:  # 每日用电量
  source: sensor.energy
  cycle: daily

lovelace 卡片:

lovelace-glance-card

type: glance
title: Energy Consumption
show_icon: true
show_state: true
state_color: false
entities:
  - entity: sensor.power
  - entity: sensor.energy_daily
    name: Daily
  - entity: sensor.energy_monthly
    name: Monthly

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