本帖最后由 depboy 于 2022-2-13 14:49 编辑
【低成本-基于ESP8266的mini电能电量监控模块】
----------------Warning----------------
此模块供电为非隔离供电！！！想要制作的小伙伴们需要注意安全！！！
没有接触过强电经验的小伙伴请慎重考虑！！！
自从接触HA以来老早就想把家里大大小小的插座都给监控上了，这样可以清楚的知道家里什么地方什么时候消耗了多少电能。
不过一来市面上带有功率监测的插座成品都太贵了，二来家里的插座基本都装好了，没有必要再去更换。
想要购买模块来改造，电源模块加wifi模块加电能模块的体积简直和一个插座相当了，想着如果能在现有的插座内集成一个电能模块就好了。
入户电能监测已经使用培正模块加8266接入了hass，剩下的就是家里的插座了。
首先要植入插座，体积必须足够的小，esp01自然不能用了，供电，电能取样自然也要集成。
那就只能自己画板子了，不过现在打样这么方便，省了不少。（嘉立创YYDS）
------器件选型------
要画自己的板子，器件当然要先选好啦。
通讯
无线通讯自然是要选择编程烧录都很方便的ESP8266，不过这次不选择模块，选择芯片集成方式。
马云家2元一片就可以。
供电
迷你版供电自然要尽可能缩小，隔离式电源因为有个变压器就放弃，因为是在插座内部，即使是非隔离电源也不会有什么问题。
所以选定了非隔离式电源，方案用比较成熟的MP150非隔离供电。马云家3元左右一片。
电能计量
这个也比较好找，我自己使用esphome平台作为编程，在esphome官网上就有支持的芯片介绍，我选择了HLW8032作为计量芯片。
马云家约3元1片（其实之前才1块多的，后面涨价了。-_-||）
其实还有其他零散的器件买这些的时候都一并购买了。
------原理图------
器件选择好了接下来就是画图了，既然要放到插座里面体积不能太大，板子就定6cmx3cm大小。
原理图先画好
供电部分
直接照抄了官方的电路，加1117-3.3V稳压输出给8266。
通信部分
这里踩了不少坑，之前没画过这种类型的电路，对天线部分不太熟悉，打样回来不是信号不好就是连不上热点。
前后修改了几次才比较完美。
电能采集部分
同样也是照抄了官方的电路，不过用了两套方案，康铜丝检流和互感器检流都可以，应对不同场景。
这是最后一版的图，兼容hlw8012和hlw8032两种芯片
（这里也有坑，后面说 ）
------电路板------
接下来就是画板了，首先强电和弱电部分肯定是要分开啦，左右布局就可以，左边放8266右边放供电和采集
龙飞凤舞画完后就是这样~
左面是8266通讯，右上面是供电，右下面是采样，自认为布局还阔以。
3D模拟是这样~
（没错那个电容我XY翻转了一下，忽略掉它吧 ）
这里也有坑，一开始我输出的电感选小了，带不动8266，发热厉害，查了资料才知道原来是电感问题，后面才加大了
------打样焊接------
这个就略过吧，前前后后设计了几个版本，最后的一个版本比较稳定。
因为是小体积，器件也用了比较小的封装，焊接基本是用风枪加锡膏。
------程序烧录------
使用8266可以使用hass自带的esphome编程和烧录，首次烧录需要串口链接电脑，烧录完成后期就可以直接使用OTA升级了，超方便！！！（破音）
HLW8032集成在esphome里面没有，不过可以使用CSE7761集成替代，底层通讯应该是一样的：
https://www.esphome.io/components/sensor/cse7761.html
HLW8012集成有，直接使用现成的例程就可以了：
https://www.esphome.io/components/sensor/hlw8012.html
两者使用前都需要标定，这样数据才比较准确（没办法这就是不使用模块的代价 ）
在板子上，如果使用HLW8032，则HLW8032TX口对应8266的GPIO4，所以编程时需要定义RX为4，波特率为4800，串口缓冲区为24字节。
uart:
rx_pin: 4
baud_rate: 4800
rx_buffer_size: 24
id: rx8032
如果使用HLW8012，则需要定义SEL脚为GPIO13,CF脚为GPIO4，CF1脚为GPIO12
- platform: hlw8012
sel_pin: 13
cf_pin: 4
cf1_pin: 12
下面是我自己HLW8012的程序：
sensor:
- platform: hlw8012
sel_pin: 13
cf_pin: 4
cf1_pin: 12
current:
name: "HLW8012-1 Current"
voltage:
name: "HLW8012-1 Voltage"
power:
id: pwr_sensor
name: "HLW8012-1 Power"
voltage_divider: 2074.6
current_resistor: 0.001
update_interval: 1s
- platform: total_daily_energy
name: "HLW8012-1 Energy"
power_id: pwr_sensor
time:
- platform: sntp
id: my_time
下面是HLW8032的程序：
uart:
rx_pin: 4
baud_rate: 4800
rx_buffer_size: 24
id: rx8032
sensor:
- platform: total_daily_energy
name: "HLW8032 Daily Energy"
power_id: my_power
- platform: cse7766
uart_id: rx8032
current:
name: "HLW8032 Current"
accuracy_decimals: 3
voltage:
name: "HLW8032 Voltage"
accuracy_decimals: 2
filters:
# Map from sensor -> measured value
- calibrate_linear:
- 0.0 -> 0.0
- 500.0 -> 1085.0
power:
name: "HLW8032 Power"
accuracy_decimals: 2
filters:
# Map from sensor -> measured value
- calibrate_linear:
- 0.0 -> 0.0
- 5000.0 -> 10968.0
id: my_power
update_interval: 2s
time:
- platform: sntp
id: my_time
能够读取电压，电流，功率，每日用电数。
------接入HASS------
一般来说烧录完成重启后在HASS通知内会直接提示发现新设备，添加后就可以在集成里面看到添加的模块了。
把目前接入的插座都汇聚到一个面板上就是这样：
没错只有四个，有两个是这个模块配上培正模块，放在入户电箱里面，有两个实装了。
其实还可以拓展显示模块，加个TM1637就可以实时显示用电功率了
我处方的插座上就加了个显示模块，直接透过面板显示，效果还不错，没有功率时可以息屏。
内部是这样的，使用互感器检测电流
------后记------
这个模块从有想法到最后完成经历了好几个月，一是工作太忙了，二是懒（不是，最后完成了还是有那么点成就感的。
不过毕竟是自制的东西，有几点缺点还是要说说的。
第一是由于使用的是非隔离的供电，在使用和调试的时候都要加倍小心，一旦接入220V市电，整个板子都会带电！！此时千万不能用手摸板子的任何部位，也不能使用电缆连接电脑调试！！
第二在使用过程中发现使用HLW8032的模块会随机性的重启，表现为死机，然后看门狗重置，这个可能是esphome没有优化好的原因，使用8012就没问题。
第三是模块的测量精度与最大功率有关系，板载的康铜丝实测最大可用功率为1300W左右，超过了这个功率显示的就不准确了，可能是超过芯片的差分输入量程了。
这是我第一次自己做智能家居，有什么问题大家可以互相交流，我看到了也会回复的
最后祝大家新春快乐！！
啊对了有需要板子源文件的可以说一声~~~ 不过这个制作有风险我想应该没人会想做吧（小声BB）
PS0213:看来想动手做的小伙伴也不少，那我把PCB和原理图放帖子里面把，大家制作的时候记得注意安全哦！
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发表于 2022-2-9 11:43:21
楼主
