基于 PZEM-004T V3 的全屋电能监控

Peacefair PZEM-004T V3

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 电流及功率、电能、频率和功率因数（datasheet ^[存档]），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）：

硬件

电路十分简单。由于 PZEM 使用无源串口，需要外部提供 +5 V 供电，为了方便直接选用集成了 USB 5 V 转 3.3 V 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 5 V TTL 转为 ESP 接受的 3.3 V。

电压探头可以用一个普通插头做，插到墙上插座；或者和电流探头一起进配电箱，然后直接接到空气开关上。

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

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，连着总空气开关），将电流互感器钳上：

装回面板，将电流互感器导线从缺口处引出：

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：

软件

ESPHome 配置示例：

substitutions:
  device_name: '电能表'

esphome:
  name: energy-meter
  comment: 'PZEM-004T 电能监控'

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
  domain: !secret domain_name

api:
ota:
  password: !secret ota_password

button:
  # 硬重启
  - platform: restart
    id: restart_button
    name: '重启 ${device_name}'
    entity_category: diagnostic

  # 重置 PZEM 内置总功耗统计
  - platform: template
    name: '重置 PZEM-004T 总功耗统计'
    entity_category: diagnostic
    on_press:
      then:
        - pzemac.reset_energy: pzemac_1
    icon: mdi:numeric-0-circle-outline

status_led:
  pin:
    number: 2
    inverted: true

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

sensor:
  - platform: pzemac
    id: pzemac_1
    address: 1  # 连有多个 PZEM 时自定义 Modbus 地址
    current:
      name: '电流'
      accuracy_decimals: 3
    voltage:
      name: '电压'
      accuracy_decimals: 1
    power:
      name: '功率'
      accuracy_decimals: 1
    energy:
      name: '电能'
      # 转换成 kWh
      filters:
        - multiply: 0.001
      unit_of_measurement: 'kWh'
      accuracy_decimals: 3
    frequency:
      name: '频率'
      accuracy_decimals: 1
    power_factor:
      name: '功率因数'
      accuracy_decimals: 2
    update_interval: 30s

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

如果想添加概览卡片到 lovelace，可以先用 YAML 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

然后添加一个 lovelace 概览卡片：

type: glance
title: 用电
show_icon: true
show_state: true
state_color: false
entities:
  - entity: sensor.power
  - entity: sensor.energy_daily
    name: 当日
  - entity: sensor.energy_monthly
    name: 当月