非侵入式电表

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非侵入式电表

所以，使家庭智能化的一个重要部分是了解家庭一天中使用的电量。跟踪这一点可能很困难，通常需要安装一个全新的电表，这通常需要花费一大笔钱。然而，许多电表都有一个红色LED灯，每次使用1瓦时就会闪烁。

因此，一个简单的想法是：我们为什么不利用这个功能来使电表变成物联网设备呢？我们只需要在上述LED灯前连接一个简单的光敏电阻，并跟踪我们接收到的脉冲数量。然后，使用ESPHome，我们就可以立即在Home Assistant中看到电表 🎉

连接所有东西非常简单：只需购买一个合适的光敏电阻（确保波长与您的电表大致匹配）。然后使用一个简单的可变电阻分压器连接它（参考 这篇文章）。然后…那就已经完成了 :)

Image

ℹ️ Note

一些能源计量器有一个暴露的 S0端口（本质上只是一个闭合的开关），如果是这种情况，光电二极管可以用以下连接替换。

S0 ------------ VCC
S0 --+-- 10k -- GND
.    |
.    +--------- GPIO12

对于ESPHome，您可以使用 脉冲计量传感器 使用以下配置：

sensor:
  - platform: pulse_meter
    name: 'Power'
    id: sensor_pulse_meter # 可选ID，如果您想计算每日总能量，则需要
    unit_of_measurement: 'W'
    device_class: power
    state_class: measurement
    accuracy_decimals: 0
    pin: GPIO12
    filters:
      - multiply: 6 # (60s / 脉冲常数) * (1000W / 1kW)

当然，请调整 GPIO12 以匹配您的设置。脉冲计数传感器的输出是每分钟脉冲数，我们还知道LED的10000个脉冲应该等于1kWh的电力使用量。因此，重新排列表达式得出从脉冲/分钟到 W 的比例因子为6。

ℹ️ Note

pulse_meter 传感器在检测到脉冲时发送更新。这可能会导致亚秒级的更新，这对于Home Assistant来说可能有点太多。为了避免这种情况，您可以使用 throttle_average 过滤器，仅以所需间隔发送更新：

sensor:
  - platform: pulse_meter
    # ...
    filters:
      - throttle_average: 10s
      - filter_out: NaN

ℹ️ Note

pulse_meter 传感器有一个内部滤波器，用于去抖输入信号。此滤波器默认设置为 13us。为了增加安全裕度，您可以增加此值。为此，您需要知道您的电表在预期负载范围内可能看到的 最小脉冲宽度。

最小脉冲宽度阈值是由考虑电表设计以处理的 负载 的上限以及电表的 脉冲常数（x脉冲/kWh）确定的。以下是涉及的计算：

  • 功率限制（瓦特）：确定电表设计以测量的 上限负载。例如，如果

  • 限制是16 kW（16,000瓦特），这将成为一个参考点。

  • 脉冲率计算：确定与此负载限制对应的脉冲率。为此，我们需要知道

  • 脉冲常数。在我们的示例中，电表的脉冲常数为10000脉冲/kWh，在最大16 kW负载下产生

  • 每小时160000脉冲，即每秒44.4脉冲。

  • 最小脉冲宽度计算：使用脉冲率计算最小脉冲宽度阈值。在我们的

  • 示例中，最大脉冲率为44.4/sec，我们预期的最小脉冲宽度约为22.5

  • 毫秒。选择一个略小于此值的值，以避免错过脉冲。

sensor:
  - platform: pulse_meter
    # ...
    internal_filter: 20ms
如果一位技术人员出现并他对您对电表做了什么感到困惑，告诉他们关于ESPHome 😉

计算总生成能量

当配置了总传感器时，pulse_meter 还报告测量的总脉冲数。在电表上使用时，这可以用来测量总传输能量（kWh）。

# 示例配置条目
sensor:
  - platform: pulse_meter
  # ...
    total:
      name: "总电量"
      unit_of_measurement: "kWh"
      device_class: energy
      state_class: total_increasing
      accuracy_decimals: 3
      filters:
        - multiply: 0.0001  # (1/10000脉冲/kWh)
        # - throttle_average: 10s
        # - filter_out: NaN

（重）设置总能量值

使用此操作，您可以重置/设置总脉冲计数。如果希望 total 传感器与您试图匹配的表上的值相匹配，这会很有用。

api:
  actions:
    - action: set_total
      variables:
        new_total: int
      then:
        - pulse_counter.set_total_pulses:
            id: sensor_pulse_meter
            value: !lambda 'return new_total * 1000;'

跟踪每日总能量

此外，您还可以计算每日总生成能量，为此您可以使用 每日总能量 使用以下配置：

sensor:
 #(...)
  - platform: total_daily_energy
    name: '每日总能量'
    id: sensor_total_daily_energy
    power_id: sensor_energy_pulse_meter
    unit_of_measurement: 'kWh'
    state_class: total_increasing
    device_class: energy
    accuracy_decimals: 3
    filters:
      # 从W到kW的乘法因子是0.001
      - multiply: 0.001

time:
  - platform: homeassistant
    id: homeassistant_time

虽然理论上您也可以使用Home Assistant 集成 集成来完成此操作，但此方法的好处是它可以在Home Assistant无法处理值的时间继续集成电力，即在进行更新、重启等操作时。

参考文档

非侵入式电表

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