[ESP8266] クランプ式電流センサー(SCT013-030)で家の消費電力を計測してみる ESP8266編

ESP8266で家の消費電力を計測する

前にラズパイやArduino+ESP8266で作ったりと遠回りしてきたけど、このほど最終的にESP8266オンリーでくみ上げました。なぜなら、Arduino+ESP8266だとたまーに止まっていて、WDTで再起動させてもESP8266のモデムがうまく動作してないことがあったためです。

ANDROIPHONE

2019.12.06

[ラズパイ] クランプ式電流センサー(SCT013-030)で家の消費電力を計測してみる

https://androiphone.uvs.jp/?p=2719

これは、前々からやってみたかったこと。家の消費電力量をモニターしたいなぁと思っていたけどコストの面、予備知識が不足しているってことで敬遠してきたが、やっとその日が来た。まず、家の電力を測定するには、2つの方法があるクランプ電流計を配電盤につけて電流量を測定し、そこから電力量を計算するスマートメーターからBルートサービスを使いWi-SUNで電力量をリアルタイムに取得する1の方法で参考になるサイトは2の方法で参考になるのはこの辺かな。とりあえず、2の方法はWi-SUNという無線規格でスマートメーターと通信して...

ANDROIPHONE

2020.04.28

[Arduino][ESP8266] クランプ式電流センサー(SCT013-030)で家の消費電力を計測して...

https://androiphone.uvs.jp/?p=2971

Arduinoで家の消費電力を計測する以前、Raspberry pi Zero Wを使って家の電力を計測した記事を掲載した。ラズパイはメモリ容量やCPU性能のスペックも高いのでネットワークコーディングとかは難なくこなせる一方、OS上で動くため長時間動かし続けるにはネイティブに近いAruduinoには劣ってしまう。事実、ADCのエラーでちょいちょい落ちているようで原因が我が糞コードのメモリリークなのか、OS依存なのか、ライブラリなのかよくわからない・・・。結局プロセスを監視して落ちたら再起動という苦肉の策で回避するしかない。センシングと...

データベースサーバーの確保は前の記事と同じなので割愛します。

回路図

Arduinoを使わないため、ロジック変換機や5V電源の引き回しが不要となりすっきり組めます。

スケッチ

スケッチもArduino編のものを踏襲しています。若干HTTPClientの使い方が変わっていますがGETリクエストをset_power.phpに送るのは同じです。set_power.phpはArduino編に掲載してあります。

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266HTTPClient.h>
#include <Adafruit_ADS1X15.h>
#include <Wire.h>
 
//ネットワーク
const char* ssid = "SSID";
const char* password = "password";
 
// 静的IPアドレス(XXを好きなものに変える。DHCPでもOK)
IPAddress ip(192, 168, 10, XX);
IPAddress gateway(192,168, 10, 1);
IPAddress subnet(255, 255, 255, 0);
IPAddress DNS(192, 168, 10, 1);

Adafruit_ADS1115 ads;
 
const float FACTOR = 30; //30A/1V
const float multiplier = 0.03125F * 1.27;

float ch01_current,ch23_current;
 
long loop_time = millis();

void connectWifi(){
  // Connect to Wi-Fi
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.config(ip, gateway, subnet, DNS);
  delay(100);
  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.print("Connecting to WiFi");
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  ESP.wdtFeed();
  Serial.println("");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

 
void setup() {

  Serial.begin(115200);
  Serial.println("");

  Serial.println("Initializing...");

  //I2C初期化
  Wire.begin(0,2);

  //wifi接続
  connectWifi();

  //ADS1115の初期化
  ads.setGain(GAIN_FOUR);
  if (!ads.begin()) {
    Serial.println("Failed to initialize ADS.");
    ESP.restart();
  }
 
}

void getRMS(){
  float voltage,voltage2;
  float corriente,corriente2;
  float sum = 0,sum2 = 0;
  long timepo = millis();
  int counter = 0;
  
  while(millis() - timepo < 5000){

    //WDT Reset回避
    yield();
    
    //ch0-1計測
    voltage = ads.readADC_Differential_0_1() * multiplier;
    corriente = voltage * FACTOR;
    corriente /= 1000.0;
    sum += sq(corriente);
    //ch2－3計測
    voltage2 = ads.readADC_Differential_2_3() * multiplier;
    corriente2 = voltage2 * FACTOR;
    corriente2 /= 1000.0;
    sum2 += sq(corriente2);
    
    counter = counter + 1;
  }

  corriente = sqrt(sum / counter);
  corriente2 = sqrt(sum2 / counter);
  
  ch01_current = corriente;
  ch23_current = corriente2;
}

void printMeasure(String prefix, float value, String postfix){
  Serial.print(prefix);
  Serial.print(value,3);
  Serial.println(postfix);  
}

// 電力データ送信 php経由 ---------------------------------------------------
bool sendpower(String url) {

  if(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("Wifi is disable");
    ESP.restart();
    while(1){
      delay(100);
    }
  }

  WiFiClient client;
  
  HTTPClient http;
      
  http.begin(client,url);
  
  http.setTimeout(5000);
  int httpCode = http.GET();

  Serial.print("httpCode:");
  Serial.println(httpCode); 

  char res = http.getString().charAt(0);
  
  http.end();

  if(httpCode==200){
    Serial.println("Send OK");
    Serial.println(res);
    Serial.println("---end");
    return true;
  }else{
    Serial.println("Send Failed");
     return false;
  }
}

void loop() {

  wdt_enable(WDTO_8S);
  
  getRMS();
  
  float ch01_power = ch01_current * 100;
  float ch23_power = ch23_current * 100;
  
  long pass_time = millis() - loop_time;
  loop_time = millis();
 
  float ch01_watthour = (ch01_power * pass_time) / 3600000;
  float ch23_watthour = (ch23_power * pass_time) / 3600000;
 
  printMeasure("CH01_POWER: ",ch01_power,"W");
  printMeasure("CH01_WHour: ",ch01_watthour,"Wh");
  printMeasure("CH23_POWER: ",ch23_power,"W");
  printMeasure("CH23_WHour: ",ch23_watthour,"Wh");
  printMeasure("TIME: ",pass_time,"mSec");
  
  char ch01_power_st[20];
  char ch23_power_st[20];
  char ch01_watthour_st[20];
  char ch23_watthour_st[20];

  dtostrf(ch01_power, 0, 6,ch01_power_st);  
  dtostrf(ch23_power, 0, 6,ch23_power_st);  
  dtostrf(ch01_watthour, 0, 6,ch01_watthour_st);  
  dtostrf(ch23_watthour, 0, 6,ch23_watthour_st);  
  
  // 192.168.10.21の81ポート set_power.phpへGETリクエスト
  char url[250];
  sprintf(url, "http://192.168.10.20:81/set_power.php?ch01_power=%s&ch23_power=%s&ch01_watthour=%s&ch23_watthour=%s",ch01_power_st,ch23_power_st,ch01_watthour_st,ch23_watthour_st);
  Serial.println(url);

  sendpower(url);

  wdt_reset();
  wdt_disable(); 
  
}

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#include <ESP8266WiFi.h>

#include <ESP8266HTTPClient.h>

#include <Adafruit_ADS1X15.h>

#include <Wire.h>

//ネットワーク

const char* ssid = "SSID";

const char* password = "password";

// 静的IPアドレス(XXを好きなものに変える。DHCPでもOK)

IPAddress ip(192, 168, 10, XX);

IPAddress gateway(192,168, 10, 1);

IPAddress subnet(255, 255, 255, 0);

IPAddress DNS(192, 168, 10, 1);

Adafruit_ADS1115 ads;

const float FACTOR = 30; //30A/1V

const float multiplier = 0.03125F * 1.27;

float ch01_current,ch23_current;

long loop_time = millis();

void connectWifi(){

// Connect to Wi-Fi

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.config(ip, gateway, subnet, DNS);

delay(100);

WiFi.begin(ssid, password);

Serial.print("Connecting to WiFi");

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.print(".");

}

ESP.wdtFeed();

Serial.println("");

Serial.println(WiFi.localIP());

}

void setup() {

Serial.begin(115200);

Serial.println("");

Serial.println("Initializing...");

//I2C初期化

Wire.begin(0,2);

//wifi接続

connectWifi();

//ADS1115の初期化

ads.setGain(GAIN_FOUR);

if (!ads.begin()) {

Serial.println("Failed to initialize ADS.");

ESP.restart();

}

void getRMS(){

float voltage,voltage2;

float corriente,corriente2;

float sum = 0,sum2 = 0;

long timepo = millis();

int counter = 0;

while(millis() - timepo < 5000){

//WDT Reset回避

yield();

//ch0-1計測

voltage = ads.readADC_Differential_0_1() * multiplier;

corriente = voltage * FACTOR;

corriente /= 1000.0;

sum += sq(corriente);

//ch2－3計測

voltage2 = ads.readADC_Differential_2_3() * multiplier;

corriente2 = voltage2 * FACTOR;

corriente2 /= 1000.0;

sum2 += sq(corriente2);

counter = counter + 1;

}

corriente = sqrt(sum / counter);

corriente2 = sqrt(sum2 / counter);

ch01_current = corriente;

ch23_current = corriente2;

}

void printMeasure(String prefix, float value, String postfix){

Serial.print(prefix);

Serial.print(value,3);

Serial.println(postfix);

}

// 電力データ送信 php経由 ---------------------------------------------------

bool sendpower(String url) {

if(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

Serial.println("Wifi is disable");

ESP.restart();

while(1){

delay(100);

}

WiFiClient client;

HTTPClient http;

http.begin(client,url);

http.setTimeout(5000);

int httpCode = http.GET();

Serial.print("httpCode:");

Serial.println(httpCode);

char res = http.getString().charAt(0);

http.end();

if(httpCode==200){

Serial.println("Send OK");

Serial.println(res);

Serial.println("---end");

return true;

}else{

Serial.println("Send Failed");

return false;

}

void loop() {

wdt_enable(WDTO_8S);

getRMS();

float ch01_power = ch01_current * 100;

float ch23_power = ch23_current * 100;

long pass_time = millis() - loop_time;

loop_time = millis();

float ch01_watthour = (ch01_power * pass_time) / 3600000;

float ch23_watthour = (ch23_power * pass_time) / 3600000;

printMeasure("CH01_POWER: ",ch01_power,"W");

printMeasure("CH01_WHour: ",ch01_watthour,"Wh");

printMeasure("CH23_POWER: ",ch23_power,"W");

printMeasure("CH23_WHour: ",ch23_watthour,"Wh");

printMeasure("TIME: ",pass_time,"mSec");

char ch01_power_st[20];

char ch23_power_st[20];

char ch01_watthour_st[20];

char ch23_watthour_st[20];

dtostrf(ch01_power, 0, 6,ch01_power_st);

dtostrf(ch23_power, 0, 6,ch23_power_st);

dtostrf(ch01_watthour, 0, 6,ch01_watthour_st);

dtostrf(ch23_watthour, 0, 6,ch23_watthour_st);

// 192.168.10.21の81ポート set_power.phpへGETリクエスト

char url[250];

sprintf(url, "http://192.168.10.20:81/set_power.php?ch01_power=%s&ch23_power=%s&ch01_watthour=%s&ch23_watthour=%s",ch01_power_st,ch23_power_st,ch01_watthour_st,ch23_watthour_st);

Serial.println(url);

sendpower(url);

wdt_reset();

wdt_disable();

}

完成と運用

SCT-013とは100均のヘットフォン延長コードを切断して利用しています。また、USBコネクタは給電用で接続しています。大分すっきりし、安定して動作するようになりました。

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